右連左極過程

右連左極過程,即右連左極函式,在數學中,右連左極函式(càdlàg,RCLL)是指定義在實數集或其子集上的處處右連續且有左極限的函式。這類函式在研究有跳躍甚至是需要跳躍的隨機過程時很重要,這類隨機過程不像布朗運動具有連續的樣本軌道。給定定義域上的右連左極函式的集合稱為斯科羅霍德空間(Skorokhod space)。

定義

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令 為度量空間,並令 。函式 稱為 右連左極函式。若對於每一 ,都有左極限存在;且右極限存在並等於 ,即 是右連續的且有左極限。

例子

•全部連續函式都是右連左極函式。

•由累積分布函式的定義知所有的累積分布函式都是右連左極函式。

累積分布函式

累積分布函式,又叫 分布函式,是機率密度函式的積分,能完整描述一個實隨機變數 X的機率分布。一般以大寫“CDF”( Cumulative Distribution Function)標記。

對於所有實數x ,累積分布函式定義如下:

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斯科羅霍德空間

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從 到 的所有右連左極函式的集合常記為 或簡記為 ,稱為 斯科羅霍德空間,是以烏克蘭數學家阿納托利·斯科羅霍德(Anatoliy Skorokhod)的名字命名。斯科羅霍德空間可以被指派一個拓撲,這一拓撲直覺上能使我們“稍微蠕動空間和時間”(而傳統的一致收斂拓撲僅允許我們“稍微蠕動空間”)。為了簡化說明,取 , (Billingsley的書中描述了更一般的拓撲)

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首先我們必須定義連續性模的一個模擬 。對於任意 ,使

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且對於 ,將 右連左極函式模(càdlàg modulus)定義為

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其中最大下界對所有劃分 , 都存在,且 。這一定義對於非右連左極函式 是有意義的(就如通常的連續性模對於不連續函式是有意義的)且可以說明 是右連左極函式若且唯若時。

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這是令表示從到自身的所有嚴格遞減的連續雙射函式的集合(這些函式是“對時間的蠕動”)。令

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表示上的函式的一致範數。將上的 斯科羅霍德度量(Skorokhod metric)定義為

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其中是恆等函式。以“蠕動”這種直觀感覺來看,度量了“時間的蠕動”,而度量了“空間的蠕動”。

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可以證明斯科羅霍德度量度量的確是度量。由生成的拓撲稱為上的 斯科羅霍德拓撲(Skorokhod topology)。

斯科羅霍德空間的性質

一致拓撲的一般化

E上的連續函式空間C是D的一個子空間。相對應於C斯科羅霍德拓撲與這裡所述的一致拓撲相一致。

完備性

雖然D不是關於斯科羅霍德度量σ的一個完備空間,但是可以證明存在具完備性的關於D的拓撲等價度量σ。

分離性

關於σ或σ的D是可分空間,因此斯科羅霍德空間是Polish空間。

斯科羅霍德空間中的胎緊性

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通過套用阿爾澤拉-阿斯科利定理,我們可以證明斯科羅霍德空間D上機率測度的一個序列是胎緊的若且唯若同時滿足下列兩個條件:

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代數結構與拓撲結構

在斯科羅霍德拓撲和函式的逐點加法下,D不是一個拓撲群。

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