8.5

Процесс Винера

[8/100%]
Показать
LaTeX
Задача 8.5.1

Для винеровского процесса WW с W(0)=0W(0) = 0 покажите, что

P(W(s)>0,W(t)>0)=14+12πsin⁡−1st для s<t \mathbb {P}\left(W(s\right) > 0, W(t) > 0) = \frac{1}{4}+\frac{1}{2 \pi } \sin ^{-1} \sqrt{\frac{s}{t}} \text{ для } s < t

Вычислите P(W(s)>0,W(t)>0,W(u)>0)\mathbb {P}\left(W(s\right) > 0, W(t) > 0, W(u) > 0), когда s<t<us < t < u.

?
Задача 8.5.2

Пусть WW — винеровский процесс. Покажите, что при s<t<us < t < u условное распределение W(t)W(t) при условии W(s)W(s) и W(u)W(u) нормально

N((u−t)W(s)+(t−s)W(u)u−s,(u−t)(t−s)u−s) N\left(\frac{(u-t) W(s)+(t-s) W(u)}{u-s}, \frac{(u-t)(t-s)}{u-s}\right)

Выведите, что условная корреляция между W(t)W(t) и W(u)W(u) при условии W(s)W(s) и W(v)W(v), где s<t<u<vs < t < u < v, равна

(v−u)(t−s)(v−t)(u−s) \sqrt{\frac{(v-u)(t-s)}{(v-t)(u-s)}}
?
Задача 8.5.3

При каких значениях aa и bb величина aW1+bW2a W_{1}+b W_{2} является стандартным винеровским процессом, где W1W_{1} и W2W_{2} — независимые стандартные винеровские процессы?

?
Задача 8.5.4

Покажите, что винеровский процесс WW с параметром дисперсии σ2\sigma^{2} удовлетворяет

∑j=0n−1{W((j+1)t/n)−W(jt/n)}2→ с.к. σ2t при n→∞ \sum _{j = 0}^{n-1}\left\{ W((j+1) t / n)-W(j t / n)\right\} ^{2} \xrightarrow {\text{ с.к. }} \sigma ^{2} t \quad \text{ при } n \rightarrow \infty

Говорят, что процесс WW имеет конечную квадратическую вариацию.

?
Задача 8.5.5

Пусть WW — винеровский процесс. Какие из следующих определяют винеровские процессы?

?
(a)

−W(t)-W(t),

(b)

tW(1)\sqrt{t} W(1),

(c)

W(2t)−W(t)W(2 t)-W(t).

Задача 8.5.6

Найдите распределение ∫0t[W(u)/u]du\int_{0}^{t}[W(u) / u] d u, где WW — винеровский процесс. [Интеграл понимается как предел при ϵ↓0\epsilon \downarrow 0 интеграла от ϵ\epsilon до tt.]

?
Задача 8.5.7

Винеровский процесс в nn измерениях. nn-мерный винеровский процесс — это процесс W(t)=(W1(t),W2(t),…,Wn(t))W(t) = \left(W_{1}(t), W_{2}(t), \ldots , W_{n}(t)\right), принимающий значения в Rn\mathbb {R}^{n}, с независимыми приращениями, начинающийся в начале координат W(0)=0W(0) = 0, и такой, что W(t)−W(s)W(t)-W(s) имеет многомерное нормальное распределение с нулевым средним и ковариационной матрицей (t−s)I(t-s) \mathbf{I}, где I\mathbf{I} — единичная матрица размера n×nn \times n. Пусть W(t)W(t) — nn-мерный винеровский процесс, и пусть AA — ортонормированная матрица размера n×nn \times n. Покажите, что AW(t)A W(t) является nn-мерным винеровским процессом.

?
Задача 8.5.8

Пусть WW — стандартный винеровский процесс. Покажите, что при p≥0p \geq 0

E[∣W(t)−W(s)∣p]=cp∣t−s∣p/2,s,t∈R \mathbb {E}\left[|W(t)-W(s)|^{p}\right] = c_{p}|t-s|^{p / 2}, \quad s, t \in \mathbb {R}

где

cp=12π∫−∞∞∣y∣pe−12y2dy c_{p} = \frac{1}{\sqrt{2 \pi }} \int _{-\infty }^{\infty }|y|^{p} e^{-\frac{1}{2} y^{2}} d y
?