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

§ 8. ПРИМЕРЫ

221

<оо, мы можем применить теорему 9.1 и заключить, что |(t) опре­ деляется единственным образом как i) -согласованный непрерыв­ ный справа процесс на дП с левосторонними пределами.

В-третьих, положим

f г t

Л (/) = Ст0

+

j

J

ст [Ф (I (.<>—), w \ Np(dsdw) +

f P (s (*•))ds =

 

 

 

 

 

 

0

Jjp>e(I>)

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

<

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= or0

+

2

(s (s —))s or [p (s)] +

 

( 1 (*)) ds.

(7.2 1 )

 

 

 

 

 

 

 

sct.seDj,

 

 

 

 

,,

 

 

 

 

Используя (7.13), нетрудно показать, что Л (

0

— (^'^-согласован­

ный

непрерывный справа процесс

такой, что <—»-Л(/)

строго

воз­

растает

и

lim A{t) =

оо и. н. Для всякого

0 существует

единст-

венное

s ^

t Тэо

 

 

 

Л (s). Если

s = 0, т. е. О ^

t sS

О такое, что Л (s—) sS t

^ Оо, то (I) был уже определен равенством

(7.19). Если

« > 0 и

A (s

) < А (л-), то

отсюда

следует,

что

s e D ?,

и мы полагаем .

 

 

 

 

 

.V (!) = Ф ( ! ( * - ) , /»(«))(< — Л (*—)).

 

(7.22)

Если s >

0 п Л (s—) = Л (в), то !( s ) = |(s—), а мы полагаем

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X*(t)=%(s).

 

 

 

 

 

(7.23)

Таким

образом,

мы определили

случайный

 

процесс

Xх (t);

из

способа построения ясно, что функция

t •-*- Xх (I)

непрерывна н. п.

Оставшейся проблемой является доказательство того, что

Xх(t) —

— (Л, L) -диффузионный

процесс. Это

можно

сделать

в принципе

теми же рассуждениями, что и в главе III, п. 4.3. Однако доказа­

тельство

довольно

усложняется, и

мы

опускаем

детали; см.

[17].

§ 8 . Примеры

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

П р и м е р

8.1.

(Линейная или

гауссовская

диффузия.)

Пусть

а =

(о],) — постоянная d

X /-матрица,

а Р =

(Р?,) — постоянная

d X

X d-матрнца. Положим Ъг(х)= 2

Р/гЛ',х = (х‘, х2,

..., / ) e

R'1. Рас-

смотрим

следующее

 

/*— 1

 

 

 

 

 

 

уравнение:

стохастическое дифференциальное

 

 

 

 

£ « } =

2

aldUl+ bi (Xl)dt,

/ =

1, 2

, . . . , d ,

 

 

(8.1)

 

 

 

 

 

/4=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

или, в матричных обозначениях,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dX, = odB, + $X,dt.

 

 

 

 

 

(8.1)'

Из общей теории (теорема 3.1) мы знаем, что существует единст­ венное решение, которое в явном виде задается следующим обра-

2 2 2

 

ГП. IV. СТОХАСТИЧЕСКИЕ УРАВНЕНИЯ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

зом. Пусть е'Р = 2d

fk

ь

 

 

 

 

 

 

 

зада­

'

* Тогда решение X(t) уравнения (8.1)

 

 

л о

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ется равенством

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X (I) =

еР'

Х (0 ) +

je-P*crf№(s)

 

 

(8.2)

 

 

 

 

 

 

 

 

О

 

 

 

 

 

или, покомпонентно,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X* (t) =£ (eP') UJ(0) + & 2 f(e-PyaldB%J.

 

 

 

 

i=i

 

l

 

 

ft=i о

 

 

J

 

 

Доказательство легко получается из соотношения

 

 

 

 

 

d(e~*lX(t)) = е~*1(dX( l ) -

рХ(*)dt) = e^'adB(l ) .

 

 

В частности, если начальное значение

Х (0 ) имеет

гауссовское

распределение,

то

X (t) — гауссовский процесс*).

Например,

ес­

ли d = 1 и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dX(t)=dB(t)

-yX(t)dt

( f > 0 ) ,

 

 

(8.3)

то решение X(t) находится но формуле

 

 

 

 

 

 

 

X (*) = e-v /X (0) + f*e^dB (#)х|

 

 

(8.4)

 

 

 

 

 

 

\

 

о

J

 

 

 

 

(см. также пример

2.1

главы III,

§

2).

Предположим, что

Х(0)

имеет

гауссовское распределение

со

средним 0 и

дисперсией

а'1.

Тогда ковариация процесса X(t) задается равенством

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

Е{Х (г) X (.-?)) =

e-v(t- ! - * ) a 2

4

- j e-vO -^e-ve-’Odu =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

о

—^je-y(t rs) _j_ JL е-

 

 

 

 

 

 

 

 

=

2

у

если

t~>s.

В частности, если O2 =

1 / ( 2 Y), то X(г) — стационарный гауссовский

процесс [43].

(8.3)

известно как уравнение Ланжевена, а решение

Уравнение

X(t)

в (8.4)

известно

 

как

броуновское

движение

Орнстейна

Уленбека.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Несколько более общего вида уравнение

 

 

 

 

 

rfX(f) = (flX(0+ b)dB{t) + (cX(t)+d)dt,

 

(8.3)

где а, Ь, с, d — действительные постоянные, можно решить аналогичным образом. Сначала заметим, что (8.5) эквивалентно

*) По определению решений. Х(0) и B(t) всегда независимы.

 

 

 

 

 

§ 8. ПРИМЕРЫ

 

 

 

 

 

223

уравнению

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dX (t) =

аХ (t) о dB (t) - 4 а (aX (t) +

b) dt +

MB (t) +

(cX (t) +

d) dt=

— aX(t) о dB{t) +

 

----- aaj x( t ) d t +

bdB(t) +

^d — у

abjdf.

(8 .6

)

Если Af(t) =

expj — aB(t) — {c — 4-a2 ltj,

T 0

 

 

 

 

 

 

 

dM (t) =

aM (t) » dB (f) —

_

JL a2) .1 / (f) dt

 

 

н, следовательно,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i¥ (f) - 1

dM (i) = -

[ad/? (t) +

(c -

-1 a2] dt].

 

 

Уравнение (8 .6 ) эквивалентно уравнению

 

 

 

 

 

 

 

dX (t) =

X (t) M (t) _ 1 о dM (t) +

&d/? (t) +

(d -

afc]df,

 

T. e

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d (Л/ (О X (f)) = ЪМ(t) . d/?(0

+

( d

- i -

ab) ЛаГ( 0 dt.

 

 

Поэтому единственное решение

X(t)

задается

равенством

 

 

 

 

 

 

Г

<

 

 

 

 

 

 

 

 

*

-I

 

X (t) = М {t)” 1

X (0 ) + b J M (s) оdB (s) +

Id-

i - ab] \M (s) ds

,

 

 

 

 

-

о

 

 

 

 

 

 

 

 

#

d

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(8.7)

где M (t) =

exp j — aB(t) (^c •— у

a2] tj.

 

 

 

 

 

 

Аналогично, если рассмотрим многомерное стохастическое диф­

ференциальное уравнение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dX* (t) =

i

( 2

Ц)}Х} (t) + 4

) . dBp(0

+

f i

/4;X J'(t) + 4

) dt,

 

 

P-

I \j=i

 

/

 

 

 

 

\i=i

 

/

 

X l (0)

=

ад,

i =

1, 2, . . . , d,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где LJ,j,

t,

} — 1 ,

2 ,

..., d, p =

0 , 1 ,

 

...,

г,— постоянные, такие,

что

Lpj — 0

для i > j, то решение задается равенством

 

 

 

 

 

 

Xd (t) = Мл(t)-’ ( я* +

j

 

(s) о dry' (s)]

 

 

Ti"(t)= 2 4 s p(t) + 4 t

224

 

ГП. IV. СТОХАСТИЧЕСКИЕ УРАВНЕНИЯ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X* (0

= М 1(*)"'

 

+

fЛ/5(s) о dp* (.9)j

 

 

щ (t) =

S

f x ; (.9)

» d|j (.9) -h S

4 ^ ’ ( t )

+ rji, i

= d - 1 ,

d -

2 , . . . , 1.

 

H ^ l J

? —1

 

 

 

 

 

Здесь

4(f)= 2 K iB'' (0 + K it

u

M l(t) =exp ( - ||(t)),

i, 7 =

= 1. 2,

. .

j,=-i

 

 

 

 

L\ ••

Рг),

порож-

с/. ]> этом случае алгебра Ли S(L0,

 

 

 

 

cf

<1

 

 

 

 

денная векторными нолями L,, =

\

^ХКг** +

4 ) “ Т

» Р =

0, 1, •••

 

 

 

 

i- л

; - i

 

^

 

 

..., d, разрешима. Общин результат о предстаклешш решении в по­

добном случае получен Кунитон 1100].

П р и м е р 8.2. Пусть а, с, d — действительные постоянные и а > 0. Рассмотрим следующее одномерное стохастическое диффе­ ренциальное уравнение:

 

dX(t) =

(2oX(f)

V 0) l/2dH{t) +

(cX(tj + d)dt.

 

(8.8)

Так

как кооффициепты а(х) — (2«xVU)1/2 и

Ь(х) = cx + d удов­

летворяют условию теоремы 3.2, а также условию роста

(2.18),

то

существует

глобальное

сильное решение

X(t)

с

заданным

началь­

ным значением Х(0) и оно

единственно.

Если

d 3* 0

и

Х(0) 3*0

п. н., то X(t) > 0

для

всех

£ 3* 0 н.

и.

Действительно,

в

случае

d == 0 ясно,

что X(t) =

0 н.

н., если только Х(0)

= 0 п. н.

(в силу

единственности

решения).

Положив

о =

inf{/;

Х(£)=

0},

 

мы

ви­

дим,

что X(t)

= X(t + о) — решение

уравнения

(8.8)

с

X (0) = 0

па

пространстве

(Q = (о>;

о ((о }< со }, ‘д~ =

@~ |~, р =

Р(» |Q))

и,

следовательно,

X (t) =

0 п. н. на Q.

Отсюда

следует,

что

 

X(f) ==

s=X(tf\o)

и.

н. и, следовательно,

Х(<)

3* 0

и.

и.,

если

только

Х(0)3*0 п. и.

В

случае d > 0

положим

o -P= inf{/; X(t) = е),

где г > 0 — такое, что —се + d >

0. Предположим, что Р(а~с <

°°)>

> 0. Тогда с вероятностью единица,

если

выберем

любое

г <

о_е

такое, что X(t)

< 0 при t е

(г,

о_е),

то

будем

иметь

dX(t)

=

(cX(t)+ d)dt

на

интервале

(г,

о_Е),

н.

следовательно,

t

X (t)

.возрастает на этом

интервале.

Ясно,

что это невозможно.

 

 

 

Таким образом, решение уравнения (8.8) определяет консерва­

тивный диффузионный процесс {PJ

на [0, °°)

в случае d > 0. Этот

процесс является /.-диффузионным

процессом,

где

L — следующий

оператор:

 

 

 

Li (.г) = ах ~ / (*) +

(сх + d ) ~ f (л),

(8.9)

действующий на Сл (10, со)).

§ 8. ПРИМЕРЫ

225

Теперь докажем следующую формулу:

 

Ех(е-к«») =

\^г(ес1-

1) +

1 Г /аох'Р }-----ж

 

-------- 1.

(8.10)

 

 

 

L

 

 

 

 

J

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

I

 

(Если с = 0, мы подразумеваем, что— (ect — 1) =

t.)

 

Действитель­

но, согласно формуле Ито имеем по мере Рк, что

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(

 

 

 

 

 

 

 

u(t, w(t)) и (0 , х) =

мартингал +

о

+ f->л<| (s, w (s)) ds

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

для каждой функции *) u(t, х) е

CJ’2 ([0, оо)х[0, сю)). Отмечая, что

функция v(f, х)

в

правой

сторопе

формулы

(8

.1 0 )

 

удовлетворяет

равенствам

Lv

и

v (0 +,

х) =

е-Ь:, мы полагаем

u(f,

ж) =

= v(f0 — f, х)

для

фиксированного

U и применяем

 

формулу Ито

к u(t, х). Тогда

v(ta — t,

117(f))

 

— v(f0,

х)

— Р*-мартингал

и,

следо­

вательно,

Ex[v(t0 — t,

 

H7 (f))J =

v (f0,

х ).

Веря

t =

f0,

получаем

7 ? ,(^ >K('.)) =

v(f0 ,x).

inf {t-

w(t)

=

0). Тогда

 

 

 

 

 

 

Пусть х >

0 и Оо =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рх{Оц < °°)

>

0

, если

0

«£ d <

а,

 

 

 

(8 .1 1 )

и

 

 

 

 

 

 

 

 

=

1

,

если

0 ^ d < а и

с < 0

,

 

 

 

 

■Р*(о0-= °°) =

 

,

если

d > a .

 

 

 

 

(8 .1 2 )

 

 

 

 

1

 

 

 

 

Для доказательства равенств

(8.11)

и

(8.12)

положим

 

 

 

 

 

 

I

у

 

cz -\-d

 

 

 

 

 

х

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

)

[‘

 

 

 

 

 

 

 

охр

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

 

 

 

 

 

 

и

 

 

 

v

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Нетрудно видеть, что s(0 + ) =

о о тогда

и только тогда, когда

d>a,vi s(о о )

=

о о

тогда

и

только

тогда, когда с

d < а.

или<

с =0 0

н d ^ a .

Заметим

также,

что

А:(0 + ) <

°°,

если

Поэтому

требуемые утверждения следуют из теорем YI-3.1 и V1-3.2. Заме­

тим

также, что

граничная

точка

х = 0

является

 

регулярной **)

*)

Из

c j >2([0, оо)х[0, ос)) э

и (t, х)

следует, что

все производные функ­

ции и до первого порядка но I н до второго порядка по х непрерывны и ог­ раничены.

**) Ито, Маккии [77]^

15 с. Ватанабэ, Н. Икуда

226

ГЛ. IV. СТОХАСТИЧЕСКИЕ УРАВНЕНИЯ

и отражающей, если 0 < d < а, и является точкой выхода и погло­ щающей, если d = 0. Если d 3* а, то граничная точка является точ­ кой входа, н нетрудно заключить, что

 

 

 

P0(w(t)

>

0 для всех t > 0) =

1.

 

 

(8.13)

>

/Действительно,

устремив

в

(8.10) К t °°,

будем

иметь P0(w(t) >

0) =

1 для

всякого

t >

0.

Комбинируя

это

с

соотношением

(8

.1 2 ),

видим, что

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P0(w(t + s )> 0 для всех s >

0 )= 1 для всякого t > 0.

 

Так как t произвольно, то отсюда

следует

справедливость

соотно­

шения

(8.13).

8.3.

 

 

 

 

 

 

 

Для

а > 0

пусть

 

П р и м е р

(Кесселевские

диффузии.)

La— дифференциальный

оператор

на [0 , <»), определенный

равен­

ством

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

/(*)

+

 

 

 

 

(8.14)

с областью определения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

St) (La) = 1 /е Сь([0, о о )):

для некоторых

постоянных 0 <

я, < аг,

 

 

 

/ ( * ) = / ( 0

),

если

х е [ 0 , а,],

 

 

 

 

 

 

 

 

/(z ) =

0

,

 

если

х е [а2,

°°)}.

 

 

 

 

Существует единственный диффузионный процесс, порожденный оператором La, который называется бесселевским диффузионным процессом с индексом а. Бесселевские диффузионные процессы яв­ ляются, по существу, частным случаем диффузий, рассмотренных в предыдущем примере. Пусть

 

Laf{x) =

2 xj-J (x)

 

 

 

(8.16)

и SO (La) — пространство,

определенное равенством

(8.15).

Дей­

Тогда существует единственная

Г а-диффузия

{P*}*s(0 .

ствительно, диффузия из примера 8 . 2

в случае а = 2 , с = 6

и d = а,

очевидно, является Г а-диффузией. Обратно,

аналогично доказатель­

ству теоремы 6 . 1

можно доказать, что если

l- ^ 0 0 )«=[«,°°> — Ъа - диф­

фузия, то 1X(t,

w) =w(l)) — решение уравнения

(8 .8 ) для а =

2,

с = 0 и d = а с X (0) = х. Из единственности решения уравнения (8 .8

)

можно заключить, что //«-диффузия единственна. Легко видеть, что

 

(Г а/) (X2 =

(Lai) (*), /

(8.17)

где

f(x) — j(1x).

Теперь

можем заключить,

что La-диффузия

\Ка))х£[о,») единетвеппа и

Р . — мера-образ па

W ([0 , «>)) меры

Р'$

при отображении

 

([0,о))3

 

W([0,

о))

 

 

 

 

 

§ 8. ПРИМКРЫ

 

227

где траектория Уw определяется равенством Уw(t) = l'w;(f). То

есть

босселбвская

диффузия

Ха (t)

с индексом а, выходящая из

точ­

ки х, получается

как

 

(t) =

V Y t (О,

где Уа — сднаствепиое

решение уравнения

 

 

 

 

 

 

dY(t) =

2(Y(t)\J0y/2dB(t) + adt,

(8.18)

 

Y ( 0) =

«*.

 

 

 

 

 

 

Согласно

(8.10)

видим, что

 

 

 

Ew (e- x w )

 

= (2 и + l) - e/2exp

( “ 2 lT T l) •

(8.19)

Обращая преобразование Лапласа, находим, что

 

 

 

 

 

 

оо

 

 

 

Е

(/ (u> (*))) =

J pia) (t, x,

у) f (у) dy,

 

 

 

 

 

 

0

 

 

где

 

 

 

 

 

 

 

 

X ,, ) -

 

 

 

 

<8 -20>

 

 

 

(

х у п

 

 

 

и Jv (х) =

2

~!Г (v + » + 1 )~ — модифицированная функция Бес­

селя.

Используя уравнение (8.18), можно доказать интересное свой­ ство семейства бесселевских диффузий. Пусть 7?, и Вг — два неза­ висимых броуновских движепия, ai и а2 — положительные посто­ янные. Рассмотрим уравнения

 

( dYx (t) =

2(YX(t)\/0) , / 2

dBv (t) +

ctjA,

и

l

> r i

( 0

)

=

г/

i ^

[ 0 , o o )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dYt (t) =

2(У, (f) V 0) 1 / 2

d/ ? 2

(г) +

o,d f,

 

 

У а (0) =

р2 е = [0 ,

oo).

 

 

 

Положим*)

y,(f)

= y\(f) +

У2(<)

и

 

 

 

(0- jj

/ "

VГ2W(«У dBl W+ I}XF j

(»)-VУ 2(.)

*) Мы знаем (как следствие (8.10)), что P(Yi(i) > 0) = 1 для всякого

t > 0.

15*

228

 

 

ГЛ. IV. СТОХАСТИЧЕСКИЕ УРАВНЕНИЯ

 

Тогда B3(t) — броуновское движение согласно теореме II-G.1 и

 

 

dY3 (t) =

2 (У3

(t) V 0)1/гdB3(t) + (ах +

a2) dt,

 

 

Уз (0) =

1/1 +

У2-

 

Таким образом,

УI 'У2

— распределение процесса

Г3. Следователь-

но,

если

Х“ (()

п Xl]( t ) — взаимно независимые бесселевские диф­

фузии с

индексами а

и

р соответственно, то >' |Х“ (£) | 2 + IX1’ ^ ) ! 2—

бесселевская диффузия

с индексом а + р. В частности, если а — d,

d =

1, 2,..., то Xa(t)

можно отождествлять с радиальным процессом

d-мерпого броуновского движения. См. [77], [181], [12] по поводу дополнительной информации относительно бесселевских процессов.

П р и м е р 8.4. (Броуновские экскурсии*).) Пусть Т > 0 фикси­ ровано. Рассмотрим следующее стохастическое дифференциальное уравнение:

dX (t) = 2 (X (t) V0) , / 2 dB (t) + (з —

1 4

dt,

v

(8.21)

X (0) = 0.

 

 

Это уравнение того же тина, что и уравнение (8.18). Следовательно, можно показать **), что существует единственное решение X(f) для

( б [ 0 , f )

и

 

 

 

 

 

 

P(X(t) > о для всех

t е= (0

, Т))

= 1 .

(8 .2 2 )

Кроме того, Х(<) определяет неоднородный во

времени марковский

процесс. Точнее, для 0 <

s < Т п х е

[0 , оо) пусть W, * — совокуп­

ность всех непрерывных

траекторий

w:

[s, Т) => t >-►w(t) е [0, сю)

таких, что w(s) = х и w(t) > 0 для всех t е (s5

Т), ^ ( W

t K) — о-но-

ле на W 5

tt, порожденное борелевскими цилиндрическими множест­

вами, a

(W ,.,), s < t <

Т,— под-о-поле,

порожденное

борелевски­

ми цилиндрическими множествами, зависящими только от интервала

[s, *]. Пусть 1\ о — вероятностпый законна (W 0,0, ^(W o. ,,))

реше­

ния Х(£) уравнения

(8 .2 1 ) и, вообще, Pt<* — вероятностный

закон

на (W ,iX, * (W ,.,))

единственного решения {X (f)),c(s r) уравнения

|dX ( 0 = 2 (X(*)V0),/2 dB (t) + (з-

dt,

I X(s) =

(8.23)

 

*) См.Г77].

**) Чтобы строго доказать (8.22), нужно применить теорему сравнения (теорема VI-1.1) к уравпению (8.8) с а = 2, с = 0, 2 < d < 3 н Х(0) = 0 и к уравнению (8.21).

§ 8. ПРИМЕРЫ

229

Марковское свойство меры Р0, о формулируется теперь следующим образом *):

для 0 < s < t и / е 5 ([0 ,

°°))

 

 

 

h,o[f('»(t) ) W ' ( w °,°)] = Es,.<s)[f(w'(l))]

для

Рсо,о-и. в. w. (8.24)

Вообще, для 0 =s=u<s<£ ,

ЛГЕ [О, со) и

/ е в ( [ 0

, <*>))

Eu,x[l{w(t))\$is(WU'X ] =

ES'W(s)[l{w'(t))\

для

Ри,х -п. в. w.

 

 

 

 

(8.25)

Доказательство можно провести так же, как и в § 5, с использова­ нием единственности решения уравпепия (8.23) для всяких s а х .

Пусть Р,,х — мера-образ па (W 3

х, J?(WSх) ) меры Р$ хъ при ото­

бражении Ws i 2 3 w i - » / r o s W ,U 1

где траектория Ун; определяется,

конечно, равенством У w(t) = У w(t). Тогда очевидно, что марковское свойство (8.25) справедливо и для {Psre}.

Положим

^('’*’ "> - =йя(гар (- т г 1)- мр(- Чг1))-

<8'20>

 

 

< > О,

х, у е = . [ 0 , о о ) ,

 

 

 

к

(<> *) =

j^ /'^ 3 a:exp

 

 

t > 0 ,

are (0, оо),

(8.27)

 

K ( T - t , у)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

К (Т s, х) р° (t s, х, у),

 

 

 

 

 

 

если

0

^

s < t <

Т, х, у е

(0 , сю),

(8.28)

P ( s , х ; t , у ) =

 

n ( T - s )

к

(Т — t,

у) К (t — S, у),

 

 

 

 

 

 

V '-

2

 

 

 

0 ^ . s < i t < T ,

аг = 0

и

у > 0 .

 

 

 

если

 

Мы покажем, что для х > 0 и s > О

 

 

 

 

 

Ps.xiw; w(tt)<^dx,, w{t2 <^dxu ...,

w(tn)<= dxn =

 

 

 

= p(s, ar;

tu xt)p(ti, xp,

t2, x2

... p(tn-,,

ar„_,;

tn, x„)dxtdx2. . . dxa

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(8.29)

для всяких s < li <

t2< . . . <

f„ <

T. Достаточно доказать, что

 

E*,x 1 / (w («))] =

J

 

p (s, x ;t ,y )f (y) dy,

 

 

 

 

 

 

[0.°° )

 

 

 

 

 

 

0 ^

s < t, x e

[0, oo),

./ e В ([0, oo)),

 

(8.30)

*) B([0, oo)) — совокупность всех ограниченных борелевскнх функций па [О, оо).

230

ГЛ. IV. СТОХАСТИЧЕСКИЕ УРАВНЕНИЯ

поскольку (8.29) получается из (8.30) последовательным примене­ нием марковского свойства (8.25) для {PS,J. Положим для 0 ^ s <

< t < T

u(s, х; £) = J p(s, x; £, y)/(£, y)dy, a

где /(£, у) — ограниченная гладкая функция. Тогда можно непо­ средственной подстановкой проверить, что u(s, х; £) удовлетворяет уравиепию

Пт и (s,х; £) = /(£, у).

 

 

 

s e?.(0,£),

X e= (0, 00),

(8-31)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

s1t,x->V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Если положим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и (s, х;

0 =

Ц Р (s. У

t> у) / (*> У*) <*У,

 

 

то и (s, х;

£) удовлетворяет уравнению

 

 

 

 

 

 

 

 

ди

 

 

.x

+

- j ^

- s)

 

U (s, x; £),

 

 

 

ds (», х; £) = {2

 

(8.32)

 

 

lim

u (s, x ;

t) =

/(£,

y).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

st t , x ~ * y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Согласно

(8.32)

и формуле

Ито

видим,

что

для

каждого

х < Т

[s, т) э

£ >-►и (£, X (£); т) является мартипгалом,

если

тол!>ко X(t)

решение

уравнения

(8.23).

Следовательно,

E(u(t, X(t);

т)) =

= м (.v, х;

т) для всякого £ е [s, т). Устремив

£ t т,

получаем

 

 

 

Е[Нт, Х (т ) )] = £»,х[/(т,

W; ( T ) )

] =

H

( S ,

х ;

т ) .

 

Поэтому

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

оо

 

 

 

 

 

Es,x [/ (Т, ю(т))] = Е$ х2 [/ (т ,/ш (т))] = j Р(.9, х; т, у)/ (т, у)dy

 

 

 

 

 

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

и соотношение

(8.30)

доказано.

 

 

 

 

 

 

 

 

Из (8.29) непосредственно следует, что

 

 

 

 

 

Р 0 ,0 (н>;

н;(£,) е=dx„ и;(£2) е=dx2, .. .,

М7(£„) е=dx„} =

 

е dx„}

=

Ро, о(ш; w(T £,) е

dx„

w(T — £2) е

б/х2,

. .

w(T —tK

для всяких 0 < £ , < £ 2 < . . . < £ „ < Г. Этим показано, что мера Р0, о ипвариантпа относительно обращения времени w*-+w, где w онреде-