维纳过程的定义和理解
  ppqNYv0Uugli 2023年12月01日 33 0

维纳过程的定义是什么?再举一个通俗的例子说明呢
维纳过程,也被称为布朗运动,是一种连续时间随机过程。它的定义如下:

1. W(0) = 0,即在时间0时,过程的值为0。
2. 对于任意的0 <= t1 < t2,W(t2) - W(t1)服从均值为0,方差为t2-t1的正态分布。
3. 对于任意的0 <= t1 < t2 < t3 < t4,W(t2) - W(t1)和W(t4) - W(t3)是独立的,即过程具有独立增量。
4. 对于任意的0 <= t1 < t2,过程在t1, t2]上的样本路径是连续的。

通俗的例子:想象一个醉汉在一条直线上行走,他每一步向前或向后的选择是完全随机的,而且与他之前的步骤无关。这就是一个一维的维纳过程的例子。醉汉的位置就是过程的值,而他每一步的步长就是过程的增量。这个过程的特点就是无记忆性(Markov性质)和独立增量。

方差为t2-t1 如何理解呢?
在维纳过程中,"方差为t2-t1"是指在任意两个时间点t1和t2(其中t2>t1)之间,过程的增量W(t2) - W(t1)的方差等于这两个时间点之间的时间差,即t2-t1。

这个性质反映了维纳过程的一种"规模不变性"。也就是说,无论我们观察的时间区间有多长,过程的变化总是与这个时间区间的长度成比例的。具体来说,如果我们将观察的时间区间加倍,那么过程的变化(即增量的标准差)也会增加大约两倍。这就是为什么我们说方差(即标准差的平方)与时间区间的长度呈线性关系。

例如,如果我们观察的时间区间是1小时,那么过程的增量的方差就是1。如果我们将观察的时间区间增加到2小时,那么过程的增量的方差就会增加到2。
我们用一个更通俗的例子来解释这个概念。

假设你正在看一场足球比赛,球员的运动可以被看作是一个二维的维纳过程。球员在场上的位置就是过程的值,他在一段时间内的位移就是过程的增量。

现在,假设你在第10分钟和第20分钟之间观察了一名球员的运动。在这10分钟内,球员的位移(即增量)的方差就是10。这意味着,球员在这10分钟内的运动范围(即位移的标准差)大约是根号10。

然后,你又在第20分钟和第40分钟之间观察了这名球员的运动。在这20分钟内,球员的位移的方差就是20。这意味着,球员在这20分钟内的运动范围大约是根号20。

你可以看到,当你将观察的时间区间加倍时,球员的运动范围也大约增加了两倍。这就是维纳过程的"方差为t2-t1"这个性质的直观解释。

有了上面的定义后,我们就可以得到下面的结论:
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1、维纳过程在任何有限时间上的变化服从正态分布,方差随时间区间的长度呈线性增加。
为什么?如何得到该结论的呢?

2、维纳过程是一个Markov过程。因此该过程的当前值就是做出其未来预测中所需的全部信息。
为什么?如何得到该结论的呢?

3、维纳过程具有独立增量。该过程在任一时间区间上的变化的概率分布独立其在任一的其他时间区间上变化的概率。
为什么?如何得到该结论的呢?

==》

1. 维纳过程在任何有限时间上的变化服从正态分布,方差随时间区间的长度呈线性增加。

这是因为维纳过程是一种连续时间随机过程,其增量服从正态分布。这个性质可以通过维纳过程的定义得到。维纳过程W(t)的增量W(t+s)-W(t)服从均值为0,方差为s的正态分布。因此,随着时间区间的增加,方差也会线性增加。

2. 维纳过程是一个Markov过程。因此该过程的当前值就是做出其未来预测中所需的全部信息。

这是因为Markov过程的定义就是只依赖于当前状态的随机过程。维纳过程作为一种特殊的Markov过程,其未来的状态只依赖于当前的状态,而与过去的状态无关。这个性质可以通过维纳过程的定义和Markov过程的性质得到。

3. 维纳过程具有独立增量。该过程在任一时间区间上的变化的概率分布独立其在任一的其他时间区间上变化的概率。

这是因为维纳过程的定义就包含了独立增量的性质。具体来说,如果我们有两个不重叠的时间区间,那么这两个时间区间上的维纳过程的增量是独立的。这个性质可以通过维纳过程的定义得到。

 



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最后一次编辑于 2023年12月01日 0

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