4 votos

¿Cómo demostrar que un proceso tiene una modificación continua?

Dejemos que $f \in \mathbb{L}^2([0,1])$ y $W(t),~t \in [0,1]$ es un movimiento browniano estándar sobre $[0,1]$ .

Dejar que el proceso $X(t)$ definirse como una integral de Wiener de la función $f$ de la siguiente manera: $$ X(t)~=~\int_0^t{f(\tau)dW(\tau)},~t \in [0,1] $$ Me han preguntado si tiene o no una modificación continua? Sugiero que sí, pero no tengo ni idea de cómo demostrarlo. Intenté usar el teorema de continuidad de Kolmogorov pero fallé con eso, así que creo que este caso necesita un tratamiento especial.

UPD. Asumo que la integral de Wiener se introduce como desarrollo por continuidad del mapeo lineal $S \rightarrow L^2(\Omega, P)$ $~$ ( $S \subset L^2([0,1])$ es un subconjunto denso de funciones escalonadas), definido en $S$ como $$ \int fdW(t)~=~\sum_{i\le n}a_i(W(t_i)-W(t_{i-1})) $$ para $$ f(t) = \sum_{i\le n}a_i\chi_{[t_{i-1}, t_i]}(t) $$

2voto

user36150 Puntos 8

Dejemos que $f \in L^2([0,1])$ . Dado que la función $$f_n(t) = \begin{cases} n, & f(t)>n, \\ f(t), & f(t) \in [-n,n], \\ -n, & f(t)<-n \end{cases}$$ es determinista, la integral estocástica

$$X_n(t) := \int_0^t f_n(\tau) \,d W(\tau)$$

es gaussiana. Por la fórmula de Itô, la varinace de la variable aleatoria gaussiana $X_n(t)-X_n(s)$ es igual a

$$ \mathbb{E} \left| \int_s^t f_n(\tau) \, dW_{\tau} \right|^2 = \int_s^t f_n(\tau)^2 \, d\tau \leq n^2 |s-t|.$$

Como $\mathbb{E}(Y^4) = 3 \sigma^4$ para $Y \sim N(0,\sigma^2)$ obtenemos

$$\mathbb{E}((X_n(s)-X_n(t))^4) \leq 3 n^4 |t-s|^2.$$

Aplicando el teorema de continuidad de Kolmogorov, encontramos que $(X_n(t))_{t \geq 0}$ tiene una modificación $(\tilde{X}_n(t))_{t \geq 0}$ con trayectorias de muestra continuas para cada $n \geq 1$ . Ya que, por la desigualdad máxima de Doob,

$$ \mathbb{E} \left( \sup_{t \leq 1} |\tilde{X}_n(t)-X(t)|^2 \right) = \mathbb{E} \left( \sup_{t \leq 1} |X_n(t)-X(t)|^2 \right) \leq 4 \int_0^1 (f(\tau)-f_n(\tau))^2 \, d\tau$$

se deduce del teorema de convergencia dominada que el lado derecho converge a $0$ como $n \to \infty$ . Eligiendo una subsecuencia casi seguramente convergente, encontramos

$$\sup_{t \leq 1} |X_{n_k}(t)-X(t)|^2\xrightarrow[]{k \to \infty} 0$$

y por lo tanto $(X(t))_{t \in [0,1]}$ tiene trayectorias muestrales continuas con probabilidad $1$ (como límite uniforme de los procesos con trayectorias muestrales continuas a.s.).

Observación: Típicamente la continuidad se muestra al construir la integral de Itô; la idea es tomar una secuencia de procesos simples $(f_n)_n$ aproximando $f$ y luego usar eso

$$\int_0^t f(\tau) \, dW(\tau) = L^2-\lim_{n \to \infty} \int_0^t f_n(\tau) \, dW(\tau)$$

converge uniformemente en $t \in [0,T]$ . Desde $\int_0^{\bullet} f_n(\tau) \, dW(\tau)$ es continua por la propia definición de la integral de Itô, esto implica que $\int_0^{\bullet} f(\tau) \, dW(\tau)$ tiene trayectorias muestrales casi seguramente continuas. Desde mi punto de vista, esto es mucho más sencillo que el razonamiento anterior.

0voto

Tenemos que recordar la definición de integral estocástica. Si su integral estocástica se define en el sentido de Kunita-Watanabe, tiene trayectorias muestrales continuas por definición.

i-Ciencias.com

I-Ciencias es una comunidad de estudiantes y amantes de la ciencia en la que puedes resolver tus problemas y dudas.
Puedes consultar las preguntas de otros usuarios, hacer tus propias preguntas o resolver las de los demás.

Powered by:

X