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Tratando de integrar un RV estocástico, $\int_0^t sZ_s \, ds$

No estoy tomando una clase oficial (exámenes actuariales), algunos compañeros "estudiantes" crearon una pregunta (discusión en el foro), considerando la integral en el título. Este es mi intento de solución sin justificaciones reales

\begin{align} \int_0^tsZ_s \, ds & = \int_0^ts\lim_{n\to\infty}\sum_{i=1}^nY(ih)\sqrt h\,ds\\ & = \lim_{n\to\infty}\frac{1}{\sqrt n}\sum_{i=1}^nY(ih)\int_0^ts^{3/2} \, ds\\ & = \lim_{n\to\infty}\frac{1}{\sqrt n}\sum_{i=1}^nY(ih)\frac{2}{5}t^{5/2}\\ & = \frac{2}{5}t^2Z_t. \end{align}

Tengo grandes dudas de que esto sea correcto. O si es correcto, ¿cómo debo confirmarlo? ¿Utilizando el lema de Ito? Estoy utilizando la representación simple del movimiento de Wiener,

$$Z_t=\lim_{n\to\infty}\sum_{i=1}^nY(ih)\sqrt h,$$

con tamaño de paso $h=t/n$ , donde $Y(ih)=\pm1$ cada uno con probabilidad $\frac{1}{2}$ (transformación de una RV de Bernoulli).

He tomado la serie de cursos de análisis real de pregrado, por lo que una idea que me viene a la cabeza es que $Z$ no se comporta lo suficientemente bien como para intercambiar objetos como límites, sumas e integrales. Me resultaría interesante saber qué condiciones de los teoremas no estoy cumpliendo, de varios cursos a lo largo de la secuencia de cursos que ascienden a un curso de integración estocástica.

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Grant Puntos 116

La forma más rápida de verificar su fórmula es aplicar el lema de Ito: $$ \mathrm d(\frac25t^2Z_t) = \frac45tZ_t + \frac25t^2\mathrm dZ_t\neq tZ_t $$ por lo que la respuesta es incorrecta. Otro punto es que la representación a través de $Y$ puede no ser aplicable en el caso de calcular integrales. También tienes que recordar que en tu caso tienes diferentes representaciones para cada $Z_s$ donde $s$ se ejecuta en $[0,t]$ - pero esas representaciones deben ser claramente dependientes. En particular, no me queda claro cómo ha conseguido $s^{\frac32}$ y tomó $Y$ fuera de la integral.

En caso de que $Z_t$ es un movimiento browniano estándar, a veces es útil utilizar la integración por partes: $$ \mathrm d(f_tZ_t) = f'_tZ_t\mathrm d t+f_t\mathrm dZ_t \implies f'_tZ_t\mathrm = \mathrm d(f_tZ_t) - f_t\mathrm dZ_t $$ que es válida para cualquier determinista $C^1$ función $f_t$ . Ahora, en su caso $f'_t = t$ y así $$ \int_0^t sZ_s\mathrm ds = \frac12 t^2Z_t - \frac12\int_0^t s^2\mathrm dZ_s $$ lo que no parece ser una gran simplificación, sin embargo. Al final, no me parece que la integral original pueda simplificarse.

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