Файл: Липцер Р.Ш. Статистика случайных процессов. Нелинейная фильтрация и смежные вопросы.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 318
Скачиваний: 0
§ 6] |
АБСОЛЮТНАЯ |
НЕПРЕРЫВНОСТЬ МЕР |
ПРОЦЕССОВ ИТО |
321 |
и согласно теореме |
6 .1 |
|
М e x p |
- J |
bt (І(п0 [AT (g w |
-) at ( | <я))] dWt - |
|
|||
l |
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- |
1 1 |
(bt (tw)M!“>(i") - a ,( inW d t |
j = 1 . |
С учетом теоремы |
7.18 |
отсюда заключаем, что р5(П)~ р |
и |
||||
äfi |
|
|
(^+ (Л))2 U '/11 (т|) — а, (л)] dx\t - |
|
|||
(Л) = |
ехР I J |
|
|||||
|
|
( о |
|
|
|
I |
|
|
|
|
Т |
|
|
|
|
|
|
|
(Ь? (л))2 Ы я) (л))2 - (at (л))2] dt = |
|
|||
|
|
о |
I ГЛТ„(П) |
j |
|
||
|
|
|
|
|
|||
|
|
— exp j |
О |
(^+ (л))2 [Л(л) — а і Ш Л ц , - |
|
||
|
|
|
* |
|
|
|
|
|
|
|
глѵп) |
|
|
||
|
|
— J |
|
J*J |
(&+(л))2 U 2 (л) — 0?(л)1 dt j = ЗгЛ Тя(го М- |
||
Пусть теперь |
Г |
е І г, Тогда в силу (7.131) |
|
||||
р5 (Г) = |
lim р|(„, (Г П (т„ (х) = |
Т)) = |
|
||||
|
|
= lim |
j |
|
|
"ГП (т„(*)= Г)
|
|
|
|
= |
lim |
J |
|
ът(x) d\i4{x) = |
J |
%т(x) d|i4(x). |
|
|
|
|
|
|
ГП(т„<*)=Г) |
|
|
|
|
||
Значит, pi < |
и |
ф —(х) = |
іт(х). |
Поскольку же |
рл(х: ^ ( x ) ^ |
||||||
*= 0) = |
0, |
то по лемме 6.8 рл < |
щ |
и |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
~ ^ ( х ) = Ь^(х). |
|
|
|
|||
Теорема доказана. |
|
|
|
|
|
|
|
||||
Т е о р е м а |
7.20. |
Пусть выполнены предположения теоремы |
|||||||||
7.19, |
за |
исключением |
условия |
(7.131), |
которое |
заменяется |
|||||
условием |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
р 1 { (fc+ (i))*Us2 tè) + |
fl2(i)]rfs < |
оо } = |
1. |
(7.134) |
11 Р. Ш. Липцер, А. Н. Ширяев
322 |
|
|
АБСОЛЮТНАЯ |
НЕПРЕРЫВНОСТЬ |
МЕР |
|
[ГЛ. 7 |
||||||||
|
Тогда |
jxg <С |х„, |
плотность it (т^) = |
d \i^ |
(t, т]) является един |
||||||||||
|
|
||||||||||||||
ственным |
(непрерывным) решением уравнения |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
it (л) = 1 + |
J |
is (л) (bt (ц)У [Д. (ті) — as (л)] diu, |
(7.135) |
||||||||||
|
|
|
|
|
О |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а зД!) определяется формулой |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
it (I) = exp I Г (Ь? (i))2 [As (І) - |
as (g)J dh - |
|
|
|
|
||||||||||
|
|
о |
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
j |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
- i |
|
(bs+ |
(Ю)2 [A2s m |
- |
a t (I)] ds j . |
(7.136) |
|||||
Доказательство |
этой теоремы |
|
аналогично |
доказательствам |
|||||||||||
теорем 7.19, 7.2 и 7.6. |
наконец, на многомерных аналогах теорем |
||||||||||||||
4. |
Остановимся, |
||||||||||||||
|
|
J |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
7.19 и 7.20, ограничившись лишь их формулировками. |
|
||||||||||||||
Пусть |
I = |
(І,) и |
ц = (тр), 0 ^ |
t ^ |
Т, |
— векторные процессы, |
|||||||||
£< = |
(£і(0» |
•••> |
Init)), |
Л/ = (Лі(0, |
•••. |
Л«(0). |
имеющие |
диффе |
|||||||
ренциалы |
|
dlt = |
At (i)dt + bt (i)dWt, |
|
Іо = |
тіо, |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
dr\t = |
at (ri) dt + |
bt (t|) dWt, |
|
|
|
|
||||||
где |
Wt = (W\ ( / ) , . . . , |
Wk {t)) — ^-мерный |
|
винеровский |
процесс |
||||||||||
относительно |
системы |
(5Г,), |
|
|
ап(t, |
|
At (x) = (Al (t, |
х), ... |
|||||||
. . . , |
Ап (t, |
х)), at (х) = |
(а, {і, |
х), |
. .., |
х)), bt (х) = || Ьч (t, х) ||— |
|||||||||
матрица порядка n |
\ k |
и гід = |
(rj! (0), |
. .. , |
|
т\п(0))—вектор |
началь |
||||||||
ных значений |
с Р |
|
I |
Л< I < ° ° j = |
!• |
|
|
|
|
|
|||||
Будем предполагать, что система алгебраических уравнений |
|||||||||||||||
|
|
|
bt (х) at (х) = |
[At (X) — а, (*)] |
|
|
|||||||||
Имеет (относительно at {x)) ограниченное решение при каждых t, |
|||||||||||||||
|
|
х е С . |
Функционалы |
|
at (х) |
и |
bt (х) удовлетворяют |
||||||||
(покомпонентно) условиям (4.110), (4.111). |
|
|
|||||||||||||
Тогда*), если щ-п. н. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
т |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
J [At (х) (bt (х) bt (х))+ At (х) + |
a*t (х) (bt (х) bt (х))+ at (л:)] dt < ай, |
||||||||||||||
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(7.137) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
*) Матрица R+ является псевдообратной по отношению к матрице R
(см. гл. 13, § 1).
|
|
|
|
|
ФОРМУЛА |
КАМЕРОНА - |
МАРТИНА |
|
|
|
323 |
||||||||
то m <С fV |
Если |
к |
тому же |
(7.137) |
|
выполнено |
и р^-п. н., то |
||||||||||||
— М-п w |
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(t, л) = exp |
|
(Л, |
|
— as (л))’ (bs (л) bl |
|
d i^ — |
|
|
|
||||||||||
4 | (IЛ , (л) — |
|
Ia sJ(л))* {bs(л)(л) b l |
(л))+ { A s (л) +(лa))+s (л)) ds |
|
(7Л38) |
||||||||||||||
(t, |
g) = |
exp |
|
|
|
( A s |
t ë |
) - |
a , ( |
S ) |
) |
* ( |
M |
S ) |
« ( S |
) ) |
+ |
d k + |
|
~*Н |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ ± |
(As(I) - |
|
as (!))* ( b s |
(І)Ы (I))+ ( A s |
(I) + |
as (£)) ds \ . |
|
(7Л39) |
|||||||||||
o' |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I |
|
|
|
|
|
§ 7. |
Формула Камерона — Мартина |
|
|
|
|||||||||||||
1. |
Пусть |
|
W — (Wt, |
() — и-мерный |
винеровский |
процесс, |
|||||||||||||
Wt — (W \(t),..., |
Wn(tj), |
и |
Q(t) — симметрическая |
неотрица |
|||||||||||||||
тельно |
определенная |
|
матрица, |
элементы |
которой |
|
qtj (t), |
||||||||||||
i, / — 1 , . . . , |
п, |
|
удовлетворяют условию |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
Т |
|
п |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
j |
2 |
I Qi](t) Idt < |
оо. |
|
|
|
(7.140) |
|||||||
|
|
|
|
|
О і, і=I |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Используя результаты § 2 (п. 7), установим следующий |
|||||||||||||||||||
результат, |
известный |
как |
«формула |
Камерона — Мартина». |
|||||||||||||||
Т е о р е м а |
7.21. |
Пусть |
выполнено |
условие |
(7.140). |
|
Тогда |
||||||||||||
|
г |
Т |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
T |
|
|
|
|
|
М exp - |
я |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
я |
|
|
|
|
|
|
J |
( W t, Q |
(t) |
W t) d t |
= |
exp |
- |
y J S p r (t)dt |
, |
(7.141) |
||||||||||
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
||
где ( W Q ( t ) W t) — скалярное |
произведение, |
равное |
W*tQ(t)Wt, |
||||||||||||||||
а Г(0 —симметрическая неположительно определенная матрица, |
|||||||||||||||||||
являющаяся единственным решением матричного уравнения |
|||||||||||||||||||
Риккати |
|
|
|
|
d r |
(і) — 2 Q W |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
- r 2( 4 |
|
|
|
|
(7.142) |
||||||||
|
|
|
|
|
|
dt |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Г(T) — 0 — нулевая матрица.
До к а з а т е л ь с т в о . Рассмотрим уравнение Риккати
= 2Q(T — s) — r 2(s) |
(7.143) |
И*
324 |
АБСОЛЮТНАЯ |
НЕПРЕРЫВНОСТЬ МЕР |
[ГЛ. 7 |
|
|||
с нулевой матрицей Г (0). |
Единственность решения этого |
урав |
нения в классе неотрицательно определенных матриц дока
зана |
в теореме 10.2. |
Существование непрерывного |
решения |
|
Г (0 = |
1Уг/(0 II можно |
вывести, например, |
из решения некото |
|
рой вспомогательной задачи фильтрации (см. § 3 гл. |
10). |
|||
Положим Г(0 = — Г(Г — 0- Непосредственно проверяется, |
||||
что Г(0 удовлетворяет |
уравнению (7.142), |
решение |
которого |
единственно в силу единственности решения уравнения (7.143).
Пусть |
теперь |
І* = |
(§і(0> |
•••> |
ln (0) — случайный процесс |
||||||
с дифференциалом |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
dtt = |
Y{t) l,dt + dWt, |
Іо = |
0. |
(7.144) |
|||
Согласно теореме |
4.10 |
сильное решение |
уравнения |
(7.144) су |
|||||||
ществует, единственно, определяется формулой (4.158) и |
|||||||||||
Іо |
ltT2{t)ltd t < |
оо ( = |
Р { |
f W*tT2(t)Wtdt < о о \ = 1 . |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Используя |
многомерный |
аналог теоремы 7.7 (см. |
также п. 7 |
||||||||
§ 2 ), находим, |
что Р |~ Р ң 7 |
и |
,_чt |
1 |
|
|
|||||
Hè |
птч |
|
Г |
|
|
|
|||||
d |
и |
W) — exp i |
W*sT(s)dWs — 2 |
j Wtsr 2(s)Ws ds} |
|||||||
d u |
(t, |
||||||||||
' ' |
' |
|
I |
|
|
|
|
о |
• |
J |
|
|
|
|
|
Іо |
|
|
|
||||
Поэтому |
|
|
|
|
|
|
0J W*sT2(s) W, ds |
|
|||
Mexp |
(о |
W*sT{s)dWs |
|
(7.145) |
|||||||
|
|
|
|
|
|
По формуле Ито (см. гл. 4, пример 2, (4.102))
0 =-L[W*Tr (Г) Гг - |
WoT (0) W0]: |
W i ^ J p - W t )dt + |
|
|
|
i |
1 |
|
+ |
| WtT(t)dWt + ± |
j Sp Г (t) dt. |
Отсюда на'ходим |
|
|
|
|
I |
W\ * W L w t dt - 1 |
r |
w r |
(t) dWt = ± f |
JSp Г (t) dt. |
|
о |
|
|
|
§8] НЕРАВЕНСТВО РАО — КРАМЕРА - ВОЛФОВИТЦА 325
Подставляя |
это |
выражение в (7.145) |
и учитывая, что |
в силу |
||||||||
(7.142) j [ |
|
- + Г2 (*)] = |
Q (t), |
получаем |
|
|
|
|||||
|
|
|
Sp Г {i) d t\ |
|
|
|
|
|
|
1 |
||
1 = exp ( — ^ |
M exp! y |
|
^ |
p- + |
r 2(t)] Wtdt\= |
|||||||
|
I |
|
о |
|
J |
|
( |
о |
|
|
|
|
|
I |
|
Jг |
|
|
I |
f |
Г |
|
|
) |
|
= e x p j - |
j |
Sp Г (/)<//| M exp j-g-J |
WtQ(t)Wt dt [, |
(7.146) |
||||||||
|
I |
|
0 |
|
|
J |
( |
0 |
|
|
J |
|
что и |
доказывает формулу (7.141). |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
J |
|
п = 1, |
|
|
|
|
|
|
||
П р и м е р |
|
1. |
Пусть |
Q(0 = |
y . В этом |
случае |
урав |
|||||
нение |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
^ Ш = |
1 |
- Г 2 (0, |
Г (Т) = |
0, |
|
|
имеет решение
е2 ( t -T ) _ ,
Г№ = е2«~т)+ 1 ‘
Отсюда получаем
г
\ J Г (0 dt = ln (ch Т )~\
о
и, следовательно,
(7.147)
§8. Неравенство Рао — Крамера — Волфовитца
1.В задачах оценивания параметров существенную роль играет неравенство Рао — Крамера и его обобщение, данное
Волфовитцем для случая, когда длительность наблюдения яв ляется случайной величиной.
В настоящем, параграфе будет показано, как полученные выше формулы для плотностей мер процессов диффузионного типа могут быть применены при отыскании нижних границ среднеквадратических ошибок в некоторых задачах оценивания неизвестных параметров.