Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Стохастические дифференциальные уравнения и диффузионные процессы

..pdf
Скачиваний:
7
Добавлен:
12.11.2023
Размер:
21.35 Mб
Скачать

 

§ 7. УРАВНЕНИЯ С ГРАНИЧНЫМИ УСЛОВИЯМИ

211

.... ЛГ*(0

), ср(£)],

определенных на вероятностном

пространстве

(И, Г , Р)

с потоком

(£Г,),&0, таких, что

 

(I)X(t) — D-значный непрерывный (@~,)-согласованный про­

цесс;

(II)cp(t)— непрерывный (^“^-согласованный возрастающий

Процесс такой, что ф(0 ) = 0 и t

 

 

j

Ion {X (.?)) d(p (s) =

fp (t),

f > 0 ,

n .

H .;

 

 

о

 

 

 

 

 

 

 

(III)

{B(l),

M(t)i — система

элементов

из

~#р,ос таких, что

<В\ BJ> (t)= 8 hjl,

<Я\ M'>(t) =

0 и <М‘,

Ж"‘>(0 = б„„ф(0;

(IV)

с BepoHTiiocTJ>i() единица

 

 

 

 

 

 

 

г

I

 

 

 

I

 

х : (t) =

X l (0 ) +

S

f (ft (X (* ))/. (X (s)) dB" (s) +lb\X (s))Ij,{X(s))ds +

 

 

 

 

0

D

 

 

0

 

+

2

f r l ( X ( , - ) ) I o v ( X ( s ) ) d M l ( s ) + f

HX(s))r»n

( X ( * ) ) d q > ( * ) t

 

I_t D

 

 

 

*'

 

 

 

 

/=J

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 ,2 ,

— 1

X'1=

Xd(0) +

 

 

 

 

 

 

(7.8)'

 

 

 

 

 

 

 

 

(

 

 

 

 

l

 

 

 

+ 2

\а)! (X (S)) I . (X («)) dDh (S) +

b_i1

n

U

( Ь" (X («)) 7 о (X («)) ds + cp (t),

JJ

n

 

(

 

f p ( X

( s))d cp (,).

0

 

О п р е д е л е н и е 7.4. Скажем, что выполняется условие единст­ венности решений для уравнения (7.8), если для любых двух ре­ шений I и I ' с одинаковыми начальными распределениями совпа­ дают вероятностные законы процессов*) X —(X(t)) и X ' = (X'(t))

на (W (D ), 3S(W(D))).

Следующую теорему можно доказать почти таким же путем, как

итеорему 6 .1 .

Те о р е м а 7.1. Пусть, так же как и выше, заданы дифференци­ альный оператор А и граничный оператор Р с дополнительным ус­ ловием р ( х ) = 1 , и выберем непрерывные а и т, удовлетворяющие условиям (7.6) и (7.7). Тогда (Л, L)-диффузия {Рх, х е .!)} сущест­ вует и единственна в том и только в том случае, если для всякой вероятности р на (D, 38(D)) существует решение уравнения (7.8)

такое, что вероятностный закон величины Х(0) совпадает с р и

*) Иногда сам процесс X = (X (t)) будем называть решением уравне­ ния (7.8).

212

ГЛ. XV. СТОХАСТИЧЕСКИЕ УРАВНЕНИЯ

 

 

 

 

выполняется условие единственности решений для уравнения

(7.8).

Рх — вероятностный закон на

(W (I)), 3t(\V (О))) решения

X (t)

уравнения (7.8) с Х ( 0 ) = х .

 

 

Т е о р е м а

7.2. Предположим относительно коэффициентов урав­

нения (7.8),

что о, 6 , т, (1, р

удовлетворяют следующим условиям:

о и Ь ограничены и липшицевы па D, ти § ограничены и литипцевы на дО, а р ограничена и непрерывна на дD. Кроме того, пред­ положим, что а удовлетворяет условию

a,hl (.г) = 2

И Oh(г) > с, r e дО,

(7.9)

л=1

 

 

для некоторой положительной постоянной с. Тогда для любой веро­ ятности р на (/), 38(D)) существует такое решение Х(1), что за­ кон распределения случайной величины Х(0) совпадает с р. Более

того,

выполняется условие единственности решений

для

уравне­

ния

(7.8).

L) с

р (х) = {

С л е д с т в и е . Для заданной пары операторов (Л,

предположим, что можно выбрать а и т для некоторых г и s та­ ких, что выполняются условия (7.6) и (7.7), а а, b, т, р удовлет­ воряют предположениям теоремы 7.2. Тогда существует единствен­ ная (Л, Ь)-диффузия.

Д о к а з а т е л ь с т в о

т е о р е м ы

7.2. Мы

докажем

теорему в

три этапа.

 

 

 

 

(1°)

Случаи с пезадержииающей границей,

т. е. р (х) =

0, of (.г) =

=s 1 , at (х) = 0 , к = 2 , 3,

...,/• и й'(х )= 0 .

т. е. р(х) = 0.

(2°)

Случай с незадерживаюхцей границей,

(3°)

Общий случай.

 

 

 

 

(1°)

Случай с р(,г)=

0, o'! (.г) =

1, о'!, (х) =

0, к = 2, 3. ..., г, и

6 "(.г)= 0. Сначала покажем существование решений. Пусть р — заданная борелеяскан вероятность на D. На некотором вероятност­ ном пространстве построим независимые в совокупности следующие три объекта:

(I) ж(0 ) == (о: 1 (0

), ж2

(0 ),

...,

xd(0) ) — D-зпачная

случайная

вели­

чина с распределением

р;

...,

 

BT(t))-~ r-мерное

броуновское

дви­

(II) B(t) = (B'(l),

B2(t),

 

жение с В (0) — 0:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(III) B(t) = (B'(l),

B2(t), ...,

В’ (t)) — s-мерное

броуновское дви­

жение с В(0 ) = 0 .

 

 

 

посредством равенств

 

 

 

 

Определим ф(£) и X*(t)

 

 

 

 

0,

t ^ о0: =

 

m(f; i Bx(t)n

+

xd(0) =

0

} ,

(7.10)

ф (0 =

 

r

a i

n

хл(( 0 й ) )

г1 ,> (

s )

а +

в

,

 

O0<S4t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и

Х * (* ) = * * ( 0 ) + Я ' ( 0 + ф ( 0 -

(7.11)

§ 7. УРАВНЕНИЯ С ГРЛ1ШЧНЫЛШ УСЛОВИЯМИ

213

К « к мы видели в главе

III,

н. 4.2,

X '(t)— отраженное

броуновское

ДНИЖение па [0,

°°),

а ф(/) — локальное время

процесса X'(t)

в

точке 0, т. с. <f (t) = Jim

1 /[„,«> (Х 'г (s)) ds. Далее

определим

M(l) =

 

 

e l °

i

равенством M(t)= B(tp(t)).

Положим

•-(ЛГ (t), M2(t), . .

M* (t))

= n

i i/i,,

где

 

— о-ноле,

порожденное

x(0)

 

и

{В(и).

М (и)}u<i.

Ясно,

что

{B(t),

M{t)} — система элементов

из Л\' 0 «

удовлетворяющая условию

(III)

из определения 7.3.

Рассмотрим

следующее

стохастическое

дифференциальное

уравнение

для

X(t) = (X'(t), X*(t),...,

r - ' ( t ) ) :

 

 

 

 

 

 

Г

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dXl (0 = 2

Oft (А (0. A" (0) dB" (t) +

b' {X (l), Xd(0) dt +

 

 

 

h =

l

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T! (x (t), o) cm1(t) + p‘ (x (t), o) d<r (t),

(7.12)

 

 

+ 2

 

 

M I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X* (0)

=

(0

),

i -

1, 2, . . . , d -

1 .

 

 

 

 

Согласно теореме Ш-2.1 существует единственное решение X(t).

Процесс

X(t) = (X (t),

X'l(l) ) — непрерывный

Л-значнын

процесс,

 

 

 

 

/

 

t

 

 

 

 

удовлетворяющий условиям f I UD (X (s))ds — J 7{0t (Х 'г (s)) ds =

0 для

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

i

 

 

 

 

всякого

t >

Он. H. и j

h,D(X (*))

(s) = j 7(0) (Xd (s)) dtp(s) =

cp (t) для

всякого

t >

0 п. и.

e

В частности,

«

 

dlih(l),

к =

 

7^(X (t))dBh (l) =

= 1, 2, ...,

г, и IX

(X(t))dt = dt.

Следовательно, £ = [X(£),

5 (f),

M(t), Ф(0] — решение уравнения

(7.8).

 

 

 

 

Покажем единственность решения. Из уравнения (7.8) следует,

что

 

 

 

dXJ{t)= dB'{t)+ dip(t),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и согласно теореме Ш-4.2 Х"{1)

и

ср(г) однозначно

определяются

через Xd(0)

и Bl{t)

но формулам

(7.10) н (7.11). Согласно теореме

11-7.3 {B(t),

B(t) =

M{(p-'(l) ) } — (г + s)-мерное

броуновское движе­

ние, которое не зависит от Х(0). Следовательно, вероятностный за­

кон набора

[Х (0), (B(t)),

(A/(f))] единственным образом

опреде­

ляется по распределению р

(случайного вектора Х(0)). Так

как ре­

шение X(t) уравпеиия (7.12) единственно и строится,

как в теоре­

ме Ш-2.1, то. очевидно, что

распределение набора X = [X(t), B(t),

M(t), ср(0 ]

единственным

образом определяется

но распреде­

лению р.

 

 

 

 

(2°) Общий случай с незадерживающей границей мгновен­ ным отражением): р(.г)==0 .

214

ГЛ. IV. ОТО.ХЛСТНЧКСКПН УРАШ1КН1Ш

 

 

 

Исследуем сначала некоторые преобразования решений,

Ж=[X(t),

а)

Преобразование

броуновского

движения.

Пусть

Б(1),

M(t), cp(0J — решение на пространство

(Q,

Р)

с

р(х) =

соответствующее

коэффициентам

[о, Ь,

т,

р, 0].

Пусть

- ( Р ? (х)): D->-0(r) — нснрерывная

функция,

определенная

на D,

со значениями в r-мерыой

ортогональной

группе О(г). Положим

 

 

Г

\

 

 

 

 

 

 

 

 

в" (0 =

s

\p'j (X (и)) dlV (и),

& =

1, 2.........

г.

 

 

Тогда

У?(£) = (У?',(£)) — r-мерное (i£“() -броуновское движение

(при­

мер II-6.1) и Ж=

|Х(/), B(t), M(t), ф(<)] — решение на

(Q, 3~, Р)

сt), соответствующее коэффициентам [о, Ъ, т, ,3, 0], где о = ар~1.

Преобразование

Ж

Ж называется

преобразованием

броуновского

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(">

~

движения, определенного функцией р, и обозначается через Ж

Ж.

Ясно, что Ж, со своей стороны, получается

через Ж преобразованием

того же типа, определенного функцией р~': Ж— *■ Ж.

 

 

 

 

Ь)

 

Замена

 

 

 

 

 

 

 

 

»• 1

 

 

 

 

 

времени. Пусть Ж= [Х(£), B(t), M(t), ф(У)] — реше­

ние на пространстве

(Q,

, Р)

с ((Ft),

соответствующее коэффици­

ентам

[о, Ъ, т, [3, 0]. Пусть

с(х)— непрерывная

функция на D та­

кая, что c i ^ c ( x ) ^ c 2

для

некоторых

положительных постоянных

 

 

Положи.м

 

 

 

t

 

 

 

и

обозначим

через

/1-1(н)

с,,

с-,.

A (t )=

\c(X(u))du

обратное

отображение

 

о

 

 

 

 

X (t)= Х(А~'(1)),

Ji(t) =

к t ■— A (t). Пусть

 

 

 

 

 

 

 

t

 

_______

 

 

 

 

 

 

 

=

(Bk (t) ),

где

Bk (t) =

j

] / с (X («)) dBh(A" 1(«)), M (0 = M {A~1(0)

и ф(£) = ф ( Л -1 ( t ) ) . Положим 2 F t

—■ & ~ л ~ 1ц у Тогда мы непосредствен­

но убеждаемся (см. главу III, § 1

или п. 4.2), что Ж= |Х(<), В(1),

M(t),

ф(0] — решение на

(Q,

 

Р) с (&~t), соответствующее ко­

эффициентам [с-,/2а, с~‘Ь, т,

0].

Преобразование Ж-*■ Ж называет­

ся

преобразованием

броуновского

движения с

помощью

замены

времени, определенного (функцией с, и обозначается через

(Ь)

~

Ж-*■ Ж.

Ясно, что Ж, со своей стороны, получается через Ж преобразованием

того же типа, определенного функцией с- ’ : Ж— ->Ж.

с)

Преобразование

сноса. Пусть Ж= |Х(г), B(t), М(1), ф(£)]

решение на*) (Q, 3~, Р)

с (&~,),

соответствующее коэффициентам

[о,6,т,^,0]. Пусть d(x) = (dl(x),

d2(x), ..., dr(x) — ограниченная

*) Без потери общности можно предположит)., что (Q, 9~, Р) — стандарт­ ное вероятностное пространство.

g 7. УРАВШШИЯ С ГРАНИЧНЫМИ УСЛОВИЯМИ

215

Н'-значная непрерывная функция ua D. Положим

Г / г \

р ( 0 =

охр

2

\dh(X(,))dB'‘ ( s ) - . 1 2

f d*(X(s))*ds .

 

 

 

 

 

i

s

 

-

i

 

;;

 

 

 

 

 

 

Тогда

p.(J)— положительный

 

-мартингал и

Р = р •Р задается

посредством

определения 4.1.

Положим

X(t) =[Х(1),

Л(1),

M{t),

<||(0]>

где

в ’!(() =

В1(I) — )

dk (X (.S-)) ds,

к =

1,

2,

...,

г.

Легко

видеть,

что

по

теореме 4.1

Л

 

 

 

па

(Q,

SF,

Р)

с

 

X(t) — решение

 

соответствующее

козффициептам [о, 5 =

6 + ad,

т, р, 0]. Преобра-

вовапие X

$

называется

преобразованием

сноса,

определенного

функцией d, и

обозначается

далее

через

(с) ~

 

Ясно,

что

£, со

Ж

3t.

своей стороны, получается через $ преобразованием того же тина,

определенного функцией •— d\ X ^ X.

Завершив оти приготовления, мы теперь покажем существова­ ние и единственность решения в случае р = 0. Пусть а, 6 , т и (} удовлетворяют предположениям теоремы 7.2. Тогда существует

функция р(х)

:!)->-О(г)

такая,

что

каждая

компонента

матрицы

р(х) лишшщева и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

 

*

*

*

. .

.

*

\

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

*

*

*

*

}

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

|а''(*)\,

0

,

0

,

....

0

/

 

 

 

 

 

где аг(х) =

(о],

 

г-я строка матрицы а(х)

 

и

 

 

 

 

1=

1, 2 ,.

 

 

'(-г)11°г

= 1

г/

г

/{—I~ 2

;—

 

 

 

 

 

 

 

d.

 

 

Действительно,

р, (х) =

аЛ{х)/\аЛ{х) I : О

 

Sr_1 =

{.r е Rr; |х| =

1}

линшнцевая

функция.

 

Выберем

отобра/кение

ph(x):I) ^

Sr~\

к 2 ,

3, ...,

г,

так,

что

рп(х)— линшнцевая

 

функция,

а

набор

|р,(х), рг{х), ..., р,\х)\ является ортонормированньтм в Rr для

всякого х е О . Такой

выбор рк(х) всегда возможен. Искомой функ­

цией тогда будет матрица р ( х ) : D -*■ О(г), к-я строка которой есть

рк(х),

к =

1 , 2 , .. ., г.

 

 

 

\а‘! (х) I2

и

определим

 

 

 

(х),

Далее

положим

с ( х ) =

d (х) = (cl

йг ( х) ,

...,dr( x ) )

равенствами

 

 

 

 

 

i = 2 ,

 

 

 

 

 

 

 

d ' { x ) = -

b " ( x ) / c ( x )

и

dl( x ) = 0 ,

 

3,

...,

г.

 

 

 

Пусть

X — решение,

соответствующее

 

козффициептам

[о,

6

,

т,

Р, 0]. Если мы

произведем

над

X последовательно

преобразования

216

1'Л. IV. СТОХАСТИЧЕСКИЕ УРАВНЕНИЯ

 

то Ж3 будет решением,

соответствующим

коэффициентам [о,

ft, т,

р, 0 1 , где

а = (ар~1 /Ус,

b = c~lb + ad,

т =

т

и

? =

 

Ясно,

что orf (.г) =з 1,

(х) == 0, к =

2, 3,

.

.

г, и Ъ'1(х) = 0.

Сог­

ласно результату случая

(1°) распределение решения Ж3 единствен­

ным образом определяется через распределение р, случайного век­ тора X (0). Так как

Ж3 ( с ) ж.

то распределение решения Ж единственным образом определяется через |х. Этим завершается доказательство единственности. Сущест­ вование решения также очевидно. Действительно, о существовании

решения Ж3, соответствующего коэффициентам [о, Ь, т, р, 0], мы знаем. Следовательно, требуемое решение Жполучается посредством

вышеприведенных преобразований.

р] удовлетворяют услови­

(3°) Общий случай. Пусть [о, Ь, т,

ям теоремы 7.2. Построил! решение Ж= '[Х(2), B(t), M{t), (p(0l lla

пространстве (Q,

Р)

с

(5*“,),

соответствующее коэффициентам

[о, 6 , т,

0]. Переходя,

при необходимости, к расширению прост­

ранства Q, можно предположить, что на Q существует /-мерное бро­

уновское

движение

В* = (В* (t)),

которое, не зависит

от Ж. Пусть

 

t

 

 

 

 

 

А (t) t + \р (X (s)) d(f (х)

 

и

Л- 1 (I) — обратная

функция к

функции

о

Положим

 

 

t^ A ( t ) .

 

 

 

X{t)= X(y\~l(t)),

]\1 (I) = М - 1 (1 )),

 

ф ( 0 = ф С-4 " 1 ( 0 )

11

^ i =

&~а- чо V ^ { д * ( я);

« < * } •

Положим также

t

В (t) = в (Л-’ (*)) + j h o (X (*)) dB* (в).

6

Тогда Ж= {Х(/!), B(t), M(t), ф(0] — решение, соответствующее ко­ эффициентам [о, ft, т, ,3, р]. Это легко можно доказать, если заме­ тим справедливость следующих соотношений:

I

t

t

A~'(t)= \l*n (X(s))ds

и J Ion (X )v.(

Л?= jо {X (s)) d7p (s).

0

0

I)

Они являются следствиями соотношений

Л

о

 

 

 

§ 7. УРАВНЕНИЯ С ГРАНИЧНЫМИ УСЛОВИЯМИ

 

 

217

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

\IQL>(X (*)) dA,= f i >

( X

( s ) ) d <

p s .

 

 

 

 

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Покажем единственность решения. Пусть £ = [Х(£), B(l), M(t),

(|.(Z)I— любое

решение,

соотнетстнующее

коэффициентам [о,

 

т»

 

 

 

 

 

 

 

' I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р,

рJ. Положим

Л (t) = [/с (X (s)) ds.

Тогда t

A(t)

валяется п. н.

строго возрастающей

 

О

 

 

 

 

 

 

 

 

если

бы ото

было

функцией. Действительно,

не так, то нашлись бы 0

<

л < г2 такие,

что,

положив

=

{со;

А (гг) =

А (л,)},

имели

бы

Р

 

,) X ) . По

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r'i

 

I IoD(X{s))ds

г$

 

 

f ()

 

] Г?

 

 

Hr.,г, с : \r., — r1—

 

=

 

(X(s))dip(s)| d M c?<р (я )> 0

 

п.н. |

 

r,

 

 

 

 

 

^

 

 

 

 

J п.н. ^

 

 

Qr

rod

1.1 о (X (s)) =

0

для

всех s <= [/-j, r2]} d

 

 

 

 

 

 

I I . II.

D

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

> II.H .

 

 

 

 

С

Ш

<y'l(X (S)) I с (X (*)) dB>‘ (s) =

о

и

 

1ba(X (*)) / . (X (*)) *

=

0 .

rui. \

h

=

i

I(

 

 

 

 

 

 

 

ы

 

D

 

J

Следовательно,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Hrvr2(

d

[X(l(r2

=

X,l(r1

+

ф(г2)—

(r 1)

> x

, , ( r 1)l d

[ Х ( г г) е О

| .

Но это, очевидно, является противоречием.

 

 

 

 

 

 

Таким

образом,

функция

/T- 1 (f),

обратная

к

t >-*■A(t),

явля­

ется

непрерывной.

 

J (оложим

£ =

 

X (0 =

X (Л-1 (0). Л (0 =

 

Л-1 (0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

i

I o{X($))dB(s).

 

М (t)=Jl - 1

(t)),

ц>(t) = q (7Г* (t)) .

о1)

'I oi-да нетрудно видеть, что £ — решение, соответствующее коэф­ фициентам [о, Ь. т, р, 0]. К тому же

I

t

 

t = \ I ^ { Х(,s)) d s +

j I o i ) ( X («)) d s

A(t) + J p (Х(я))«йр(в)

о

о

(>

218

ГЛ. IV. СТОХАСТИЧЕСКИ!'’ УРАВННПИЯ

 

и, следовательно,

1

Л-1 (t) = t + j р (X (*)) dtp(.s).

О

Отсюда следует, что £ получается из £, как и выше. Так как рас­

пределение £ единственно, то отсюда следует, что распределение £ также единственно.

Таким образом, мы построили общин класс (Л, /^-диффузион­ ных процессов посредством стохастических дифференциальных уравнении. Мы предполагали, что р.(сг)>0 всюду на 91), и норма­ лизовали (нормировали) ату функцию, чтобы иметь р(а:)= 1 . С ве­ роятностной точки зрения зто предположение, однако, очень огра­ ничительно, и следовало бы ослабить его, заменив условием ц(л:)+р(д:)> 0 всюду па 9.D. Грубо говори, р,(а:)>0 означает, что

в точке х происходит отражение, а р(д:) >

0 означает, что в х

про­

исходит поглощение. Ноатому интуитивно

ясно, что случай р(д:) =

= р(ж)= 0 является невозможным, по допустимо выполнение

усло­

вий р (.г)= 0 и р(сг)>0. Можно привести другой метод конструиро­ вания (А, /Д-диффузиоиных процессов, который охватывает общий случай с р,(ж) + р (я) > 0. Этот метод, который подобен методу, при­ веденному в главе III, н. 4.3, состоит в склеивании друг с другом экскурсий от границы до границы. Как мы увидим, вероятностная структура диффузии хорошо проясняется при атом способе построе­ ния решения ([14] и [18]).

Для простоты рассмотрим случай с А = А/2, отсылая за общим

случаем к [18)'. Итак, положим 1) =

R+, А =

А/2

(т.

о. а‘}(х)=8ц,

Ь'(х) =

0),

и пусть L определяется

равенством

(7.2).

Мы

предпо­

лагаем, что

 

 

inf

|р (.г) +

и (.г)) >

0.

 

 

 

 

 

(7.13)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x~dD

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Предположим, кроме того, что существует функция т(т) =

(т[(ж)):

9D ->■

 

® R"

такая,

что

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ос б (х) =

S

 

 

 

i,j = 1,2,

. .. ,

d — 1,

 

(7.14)

2] т/ (Z) TI(X), x^dD,

 

 

 

/--i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и предположим,

что

все

функции т](х) $‘(х),

р(.г)

линшице-

вы на 91).

Ж0(1)) — совокупность

 

всех

непрерывных

функций

Пусть

 

w : [0, оо)-*-/) с

w(0 )=

0 таких, что

существует

а (ге)> 0

со

свойст­

вом: если 0 < t < o ( w ) ,

то

w(t)el),

и

если

l ^ a (w ),

то

w(l) =

= ш(о( ш))е 91). Пусть 1$(Жо(1)))— о-ноле,

порожденное

борелев-

скими цилиндрическими множествами, и пусть

п — о конечная ме­

ра на

(Ж0(1)),

ИВ(Жо(1)))), определенная

следующим

образом.

В н. 4.3 главы

III мы

определили

нрострапство

траекторий Ж+ и

§ 7. УРАВНЕНИИ С ГРАНИЧНЫМИ УСЛОВИЯМИ

219

вжоисчную мору п+ па ( Ж +, $ ( Ж +)). Пусть Р0— винеровская ме­ ри па Wo-1, соответствующая начальному распределению, сосредо­

точенному в точке 0, и определим п как

меру-образ меры Р # Х » +

При отображении

 

 

W J-' х З Г ' э (ш, w) ~

U-) €= Ж 0(О),

где

определяется равенством wn ( „ ) ( 0

= м(/ Д сг(го)).

 

Если положим

 

V ^ 1 "М|,(-тг) для *>0’

.г = (ж1, х2, . . . , д:1') <= D,

и

'■

' /^

\

ТТ

 

1

Ц

/

(жг—У1)4\

1

/

 

(

(zrf— /)-\

) -

 

 

 

 

 

 

 

 

y

S1

3T

ехр- J

Гу

я -1

 

- - -Р-в1- —

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ехр ( — k

'2

/

^ ))

для * > ° »

 

 

 

то тогда

п — единственная мера

на

(Ж„(0),

&(Ж„(/?)))

такая,

 

что

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

н {ir; w (fi) е

Л,. ir ( fa)

 

 

 

• • •, «’ (О

е

Л,,}) =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

|

К (tj ,

д.’] )

1

\ р [Iо

£ I ) л?1< ^ 2 )

Л г 2 •

• •

 

 

 

 

 

 

 

Ai

 

 

 

 

 

л 2

 

 

 

j Р

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

* . .

(^ 7 1

^77— 1 7 ^77 — 17

 

 

для 0 <

U <

£ 2

<

.. . <

tu и Л,- е

<М(0). Пусть Ж (D) — совокупность

непрерывных

траекторий

w : [0,

«>)->-П

таких,

что

w(0)<=dD

и

и-(t) =

ir ( t /\ a(ir)),

где

o(ir) =

inf U >

0:

w(t)^dD).

Пусть

О

обозначает постоянную траекторию 0(() = 0 s D ,

Определим отобра­

жение

Тс : Ж0(и)-* 7P0(D)U {Q}

для

всякого

с 3* 0 равенством

 

 

 

 

 

 

 

( 7 » ( 0

av{t!:c2).

с >

0

,

 

 

 

(7.15)

 

 

 

 

 

 

[0 ,

 

 

 

с =

0

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗГ(О)

 

 

 

и определим также отображение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ф: 3D X

Ж0(О) (х, гг) -

(I) (.г, гг) е

 

 

 

р н в е н с т в о м

 

 

 

w)(t) = д +

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ф ( д ,

( 7 V w rr)(J),

£ > 0 .

 

 

( 7 Л 6 )

Очевидно, что Ф ( .г ,

г г ) ( 0 ) = . г

и

а [ Ф ( ;г .

гг)

| =

р ( д :) 2а ( г г ) .

О п р е д е ­

лим <р: dD X Ж\ (D) э

 

(.г,

и?)

 

ф (.г, гг) s

dD

 

р а в е н с т в о м

 

 

 

 

 

ф (.г,

и>)— Ф(х,

 

щ ) ( о [ Ф ( д :, г г ) ] ) —

д: =

 

р ( . г ) г г ( а ( г г ) ) .

( 7 Л 7 )

2 2 0

ГЛ. IV. СТОХЛСТПЧКПЫШ Vl’ AHIIKIIJUI

 

Нетрудно видеть, что для всяких*)

х, у <= дГ)

f

I ф (-г. «’) — Ф (.У, "') I2 я (dw) =

ЖУ»)П<0(»’)<!>

 

 

=

(х) — и (у) I2

j

I W(ст (ю)) |2 п (dw) =

 

 

>5Р0(Г>)Г.(а(н;)<1}

= (d - 1) V

i i-11и ~ .u (у) i* < K i * -

уi2•

(7-18)

На подходящем вероятностном пространстве! (Q,

P)

с пото­

ком (£?",) построим следующие объекты:

 

 

(I) &t cr ^"0 — возрастающее

семейство под-о-нолеи ^~0 и d-мер­

ное (,?,)~броуиовское движение Ji(l) = (B‘(t)) c # ( 0 ) = 0 ;

(П)s-мерное (@~t) -броуновское движение B*(t) = (Bl(t)*);

(III)(@~t) -стационарный пуассоновские точечный процесс р па (7fn(D), $(Жа(0))) с характеристическое мерой п.

Теперь построим траектории (Л, /.)-диффузионного процесса.

Пусть i s / ) задана в качестве начальной точки. Во-первых по­ ложим

Xx( t ) = x + B(t) для t < a 0,

(7.19)

где а0 = inf {t > 0; х + B(l) е ОТ)}. Пусть |0 = Х*(о„). Тогда |0 — (@~«)-измеримы!! д/Узначпыи случайный злемент. Во-вторых, ре­ шим следующее стохастическое дифференциальное уравнение скач­

кообразного тина относительно процесса Z.(t) = (|l(i))-L1 на 0D:

%d( t ) ^ О,

 

 

 

 

t

 

 

 

«)* +

I' P'(s(*))rf« +

 

'■

1 о

 

О

 

f-1-

 

 

 

+

\

(

Ф* (I (S—), ir)

+ (7.20)

 

о

ЗГ0(П)

 

 

 

t-

 

 

 

+

i

(

Ф* (б (.•?-), w) /(„(*)>,).Vf,(dsdia),

о7/yO)

i = 1, 2, . .. , d — 1.

Уравнение (7.20)— стохастическое дифференциальное уравнение скачкообразного тина, которое будет обсуждаться и § Я. Учитывая

 

 

 

оо

липшицевость

т и [3, (7.18) и то, что п ({ю : гт(/е;> I}) = [(2лt*)~l,2dt

________________

 

1

*) Заметим,

что

п ({ш\ a {w) е

ill, >г (w)) е dx)) — (2я /3) -1,2 X

X

ехр ^

rte, О 0, .т е

д!).