伊藤积分 :日本伊藤清提出的随机积分

更新时间:2024-09-21 05:24

伊藤积分((Ito integral)是一种随机积分,它是由日本数学家伊藤清首先提出和研究的。伊藤方程的重要性之一在于它的解过程是一个马氏过程,从而可以把马氏过程的许多深入结果利用上。

概念

在统计物理中的保罗·朗之万方程,应该是随机微分方程,而且不是普通意义下的随机微分方程

代表布朗粒子所受到的随机力,它被视为一个白噪音过程。由于白噪音不是一个普通的随机过程,所以,朗之万方程的严格数学表达遇到了困难。

更一般地,考虑方程

其中 与 是两个确定性函数, ,是 维白噪音过程。由于 不是普通随机过程,故上式虽然是有重要实际意义的,但却没有严格的数学意义。

注意到白噪音过程是作为 过程的导过层是引入的,因而上式在形式上等价于方程

是 过程。

上式比较容易赋以严格的定义,只须对其右端第二个积分加以解释罢了。我们可以把第二个积分理解为汤姆斯·斯蒂尔吉斯均方积分

不幸的是,等式右端的极限差不多总是不存在的。伊藤解决了这一困难,他把 点的取法作了限制,永远取子区间的左端点

这样规定的积分,就是有名的伊藤积分。

基本原理

定义:设,是随机过程,对 区间取一划分

求和,若无限分细时,此和式有唯一的均方极限,则称该极限为 在 上的伊藤积分,记作

定理:若在上连续,对任意,都有与独立,则存在。

定理:设与是两个实函数,满足

(1)都在上连续,且对每一,关于一致连续。

(2),,其中为一常数。

(3)李普西兹条件:,,又设与任意独立,则伊藤方程有唯一确定的解。

定理:设与任意独立,则伊藤方程的解是一个马尔科夫过程。

参考资料

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