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Comprensión del movimiento Browniano

Mis antecedentes son el análisis funcional más que la probabilidad, pero me gustaría entender qué es un movimiento Browniano. A continuación doy mi comprensión actual, ¿puede alguien verificar si estoy en lo cierto? Gracias.

El movimiento Browniano canónico $ \mathbf {B}$ es un espacio $C([0, \infty ), \mathbb {R}^n)$ equipado con una cierta medida de probabilidad. Podemos escribirlo como $ \mathbf {B}= (B_t)_{t \geq 0}$ donde $B_t ( f ) = f(t)$ para todos $f \in C([0, \infty ), \mathbb {R}^n)$ . La medida viene dada por $$P \big ( \bigcap_ {j=1}^{k} B_{t_j}^{-1}(F_j) \big ) = \int_ {F_1 \times \ldots \times F_k} p(t_1, x, x_1) \ldots p(t_k - t_{k-1}, x_{k-1}, x_k) \mathrm {d}x_1 \ldots \mathrm {d} x_k,$$ donde $$ p(t,x,y) = (2 \pi t)^{- \frac {n}{2}} \exp\big ( - \frac {| x- y|^2}{2t} \big )$$ para $y \in \mathbb {R}^n$ y se define en un $ \sigma -$ campo $ \sigma ( \{ B_t \colon t \geq 0\})$ . De esta definición podemos concluir que $B_t$ es un proceso Gaussiano, es decir, que para todos $0 \leq t_1 \leq \ldots \leq t_k$ la variable aleatoria $(B_{t_1}, \ldots , B_{t_k}) \in \mathbb {R}^{nk}$ tiene una distribución normal. $B_t$ tiene incrementos independientes, y $t \mapsto B_t(f) = f(t)$ es continuo y por lo tanto muestra que el movimiento Browniano canónico tiene propiedades que definen el movimiento Browniano usual - como un proceso de Wiener.

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Peter Smith Puntos 513

La realización del movimiento Browniano como los mapas de evaluación $(B_t)_{t \geq 0}$ en $C([0, \infty ) \to \Bbb {R}^n)$ es ciertamente popular, y el desarrollo sigue la línea de lo que usted escribió usando argumentos de tipo de extensión Kolmogorov para crear el proceso Browniano a partir del distribuciones dimensionales finitas (básicamente la fórmula que diste para $P( \cap_1 ^k B_{t_j}^{-1}(F_j))$ son las distribuciones dimensionales finitas).

Como usted viene de un fondo en el análisis funcional, creo que es probablemente significativo señalar aquí el semigrupo asociado con el movimiento Browniano. Puede que hayas notado que la densidad $p(t,x,y)$ que escribiste para el movimiento Browniano es también la solución fundamental de la ecuación del calor en $ \Bbb {R}^n$ : $$ \partial_t u(t,x) = \frac {1}{2} \Delta_x u(t,x)$$ donde $ \Delta_x $ es el lapón actuando en el $x$ variable. En particular, para que sea suficientemente regular $f$ puedes resolver $$ \begin {cases} \partial_t u(t,x) = \frac {1}{2} \Delta_x u(t,x) & (t, x) \in [0, \infty ) \times \Bbb {R}^n \\ u(0,x) = f(x) & x \in \Bbb {R}^n \end {cases} $$ por convolución $$u(t,x) = \int_ { \Bbb {R}^n} f(y) p(t,x,y) \, dy$$ Escrito en términos de semigrupos, tenemos que $u(t,x) = e^{ \frac {t}{2} \Delta_x }f (x)$ donde $e^{ \frac {t}{2} \Delta_x }$ es el semigrupo de calor.

Al mismo tiempo, ya que $p(t,x,y)$ es la densidad de $B_t$ tienes $$ \Bbb {E}_x[f(B_t)] = \int_ { \Bbb {R}^n} f(y) p(t,x,y) \,dy $$ donde $ \Bbb {E}_x$ es el valor esperado donde el proceso comienza en el punto $x$ ; $B_0 = x$ . Poniendo estas piezas juntas, tienes que $$ \Bbb {E}_x[f(B_t)] = e^{ \frac {1}{2}t \Delta_x } f(x)$$ Por esta razón, decimos que ese semigrupo asociado al movimiento Browniano es el semigrupo del calor y que el generador del movimiento Browniano es $ \frac {1}{2} \Delta_x $ . Lo que es particularmente bueno desde tu punto de vista es que ahora puedes investigar muchas de las propiedades del movimiento Browniano a partir de la investigación del Laplaciano (densamente definido, esencialmente auto-ajustado). Más generalmente, puedes seguir este paradigma para mirar Los procesos de Markov y sus asociados Los semigrupos de Markov .

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