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Sobre la derivación de la ecuación de Kolmogorov hacia atrás

Me puse a leer este artículo que encontré en internet sobre la ecuación de Kolmogorov al revés http://apghosh.public.iastate.edu/files/EORMS_BFeqnsDiff_Feb1-2010.pdf

He seleccionado aquí los pasajes pertinentes

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Me parece que la ecuación

$$u(t+ h,x) = \int P(h,x,dy)u(t,y) $$

está mal,

es decir, si juntamos 12 y 8 del texto ¿no deberíamos obtener $$u(t,x) = \int P(h,x,dy)u(t +h,y) \tag 1$$

o $$u(t- h,x) = \int P(h,x,dy)u(t,y) \tag 2$$

Si procedemos con la expresión de (1) obtenemos que

\begin{align*} \frac{u(t+h, x) - u(t,x)}{h} &= \frac{\int P(h,x,dy)[u(t+h,x)-u(t+h,y)]}{h}\\ & \sim \frac{1}{h} \int P(h,x,dy)\bigg[\frac{\partial u (t+h,x)}{\partial x}(x-y) + \frac{1}{2}\frac{\partial^2 u (t+h,x)}{\partial^2 x}(x-y)^2\bigg]\\ &\xrightarrow[h \to 0]{} -\frac{\partial u (t+h,x)}{\partial x}b(x) + \frac{1}{2}\frac{\partial^2 u (t,x)}{\partial^2 x}\sigma(x)^2 \end{align*} que da $$\partial_t u(t,x) = -\frac{\partial u (t+h,x)}{\partial x}b(x) + \frac{1}{2}\frac{\partial^2 u (t,x)}{\partial^2 x}\sigma(x)^2 $$

mientras que si partiéramos de (2) obtendríamos

\begin{align*} \frac{u(t-h, x) - u(t,x)}{h} &= \frac{\int P(h,x,dy)[u(t,y)-u(t,x)]}{h}\\ & \sim \frac{1}{h} \int P(h,x,dy)\bigg[\frac{\partial u (t,x)}{\partial x}(y-x) + \frac{1}{2}\frac{\partial^2 u (t,x)}{\partial^2 x}(y-x)^2\bigg]\\ &\xrightarrow[h \to 0]{} \frac{\partial u (t,x)}{\partial x}b(x) + \frac{1}{2}\frac{\partial^2 u (t,x)}{\partial^2 x}\sigma(x)^2 \end{align*} que da $$-\partial_t u(t,x) = \frac{\partial u (t+h,x)}{\partial x}b(x) + \frac{1}{2}\frac{\partial^2 u (t,x)}{\partial^2 x}\sigma(x)^2 $$ O más concisamente

$$ \partial_t u(t,x) + A u(t,x) = 0 $$

Por tanto, las preguntas son

1) ¿hay realmente una errata en el texto?

2) si es así, ¿por qué esos razonamientos diferentes dan resultados diferentes, no deberían ser los mismos?

3voto

Jay.H Puntos 390

Creo que tienes razón en que la ecuación original es incorrecta.

En cuanto a tu derivación basada en (1), creo que has cometido un error. Básicamente, si $x$ es fijo,

$f(x)-f(y)\approx -f'(x)(y-x)-\frac{1}{2}f''(x)(y-x)^2$

El segundo término también tiene un signo negativo delante.

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