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¿Qué otros cálculos estocásticos existen además de los de Ito y Stratonovich?

Cuando se aprende sobre el cálculo estocástico, se suelen encontrar los cálculos de Ito y Stratonovich, normalmente en ese orden. Hay muchas diferencias entre ambos (los procesos de Ito tienen mejores propiedades de martingala y de Markov, mientras que los procesos de Stratonovich obedecen a la regla de la cadena del cálculo ordinario), pero a nivel fundamental, estas diferencias provienen de cómo se definen las integrales de cada cálculo:

  • El cálculo de Ito no es más que la integración utilizando el esquema de Euler hacia adelante: $$dX_t=a(t,X_t)dt + b(t,X_t)dW_t \Rightarrow$$ $$ X_t-X_0=\lim_{\Delta t\to 0}\Big(\sum_{n} a(t_n,X_{t_n}) (t_{n+1}-t_n) + \sum_{n} b(t_n,X_{t_n}) (W_{t_{n+1}}-W_{t_n}) \Big)$$

  • El cálculo de Stratonovich no es más que la integración mediante la regla trapezoidal: $$dX_t=a(t,X_t)dt + b(t,X_t)\circ dW_t \Rightarrow$$ $$ X_t-X_0=\lim_{\Delta t\to 0}\Big(\sum_{n} \frac{a(t_{n+1},X_{t_{n+1}})+a(t_{n},X_{t_{n}})}{2} (t_{n+1}-t_n) + \sum_{n} \frac{b(t_{n+1},X_{t_{n+1}})+ b(t_n,X_{t_n})}{2} (W_{t_{n+1}}-W_{t_n}) \Big)$$

(Lo anterior son sólo bocetos, especialmente los límites de la suma. Denoto el movimiento browniano por $W_t$ y $\Delta t=t_{n+1}-t_n$ se supone constante arriba aunque la malla de tiempo real no es importante)

Entonces... ¿qué pasa si elijo otro método de integración, como la regla de Simpson? ¿Runge-Kutta? (Recuerdo de Kloeden y Platen que R-K no es posible por alguna razón) ¿Euler hacia atrás? ¿Etcétera? ¿Es posible hacerlo? ¿Terminaré con algo reducible a Ito o Stratonovich, conduce a cálculos "basura" (es decir, nada de interés), o hay algún otro cálculo útil por ahí?

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jball Puntos 14152

En realidad, la respuesta a esto se encuentra en un tema bastante más avanzado llamado teoría de la trayectoria aproximada (atención: PDF).

Un camino accidentado es una forma de "mejorar" un $\alpha$ -Camino continuo de Hölder con alguna información extra.

A camino difícil es un par ordenado, $\textbf{X}=(X, \mathbb{X})$ donde $X\colon [0,T]\to V$ donde $V$ es un espacio de Banach (normalmente $\Bbb{R}$ ) y un proceso de segundo orden $\Bbb{X}\colon [0,T]^2\to V\otimes V$ . La pareja debe satisfacer $\Bbb{X}_{s,t}-\Bbb{X}_{s,u}-\Bbb{X}_{u,t}=X_{s,u}\otimes X_{u,t}$

El proceso de segundo orden define la siguiente integral:

$$\int_s^t X_{s,r}\otimes dX_r=\colon\Bbb{X}_{s,t}$$

Las trayectorias rugosas pueden considerarse como una generalización del cálculo de Ito y Stratonovich. Podemos tener el camino áspero de Ito, $(B,\Bbb{B}^{Ito})$ y el camino áspero de Stratonovich, $(B,\Bbb{B}^{Strat})$ .

Así que tu pregunta se reduce a "¿cuántos tipos diferentes de trayectorias rugosas de movimiento browniano hay?". Y la respuesta se da en el PDF que te he enlazado. La respuesta se da en el ejemplo 4.13 (página 59). Si tienes el proceso $B$ que es $\alpha$ -Hölder continuo, con una mejora, $\Bbb{B}$ , entonces siempre se puede añadir otro $2\alpha$ -Función continua de Hölder.

Lo que significa que puedes inventar cualquier cálculo estocástico que quieras simplemente añadiendo funciones. Por ejemplo, el cálculo de Stratonovich es sólo el cálculo de Ito añadiendo un término: $\Bbb{B}^{Strat}_{s,t}=\Bbb{B}^{Ito}_{s,t}+\frac12(t-s)I$ .

Creo, pero no puedo encontrar la prueba de que TODAS esas trayectorias rugosas brownianas son funciones añadidas a la trayectoria rugosa de Ito.

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