Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Стохастические дифференциальные уравнения и диффузионные процессы

..pdf
Скачиваний:
7
Добавлен:
12.11.2023
Размер:
21.35 Mб
Скачать

 

§ 2. ИНТЕГРАЛЫ ПО МАРТИНГАЛАМ

 

6 1

О п р е д е л е н и е

2.1. (I)

A = { A t) в предложении

2.1

(I) обо-

иничается через

(МУ =(<Л/>,)(>0.

2.1 (II)

обозначается

(II) Процесс

A = ( A t)

в предложении

через (М, N>=((M, N'>t)i>0-

 

 

 

Процесс (МУ =

(М, МУ

называется квадратической вариацией

М, а процесс

<М,

N) квадратической

ковариацией

процессов

М в N.

 

 

 

 

 

 

Согласно теореме 1-6.13 можно утверждать, что процесс (М, N> непрерывен, если выполнено хотя бы одно из следующих условий:

(I) Поток

 

о не имеет

моментов разрыва,

т.

е. если

о„ —

возрастающая

последовательность

(@~t)-моментов

 

остановки

и

о = lim ап, то 9~a = \l&~Qn.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(II) M ,N e = J ( 2 .

 

 

 

(I), тоЛ/(ЛОп =

5

 

 

 

Действительно,

если выполнено

 

 

 

-+■ Е [Mt |^ 1д0] =

MtAo при

o „ t o

и,

следовательно, процесс

M(t)2

регулярен.

 

 

B(t) = (Bl(t),

Bz(t), ...,

Bd(t))— d-мерпое

П р и м е р 2.1. Пусть

(STt) -броуновское движение

с

5 (0 ) = 0 п. н. Тогда

для всякого

i

В1е М\ и (В‘,

BJ}(t) =

bijt,

i,

/ =

1, 2, ..., d. Известная теорема

•Нави утверждает,

что d-мерпое

(^",)-броуновское

движение

пол­

ностью характеризуется

этим свойством (см. теорему 6.1).

 

 

Пусть М е / г, а <МУ — квадратическая вариация М.

 

 

О п р е д е л е н и е 2.2.

Пусть & г(М) = {Ф = (Ф(£,

(о))(>0: Ф —

действительный

(&~t) -предсказуемый

процесс

и

для

всякого

Т > О

( IIФ «2!т 2 =

Е

Ф* (s, ы) d <М> (s)j

<

ооj .

(2.1)

Для Ф &3?г(М)

положим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

| ф | " -

2

2“ " (||Ф||” ,А 1 ).

 

 

 

(2.2)

Мм птнидестилием процессы Ф и Ф' в пространстве 2%(M ),

иели Ф '|$г — 0 дли всякого Т, и в этом случае пишем Ф = Ф'. Пели М (Г ,) -броуновское движение, то 9?г{М) совпадает с ив определения 1.1. Наметим, что*) 2 ’2{М)=>2>0, где подмноже­

ство ic„ определено согласно определению 1.2. В точности тем же Путем, что и и лемме 1.1, получаем следующий результат.

Л е м м а 2.1. Подмножество & 0 плотно в & 2(М) в метрике Ц-||£*. Используя эту лемму, мы можем определить стохастические ин­

тегралы так же,

как и в случае с броуновским движением. Пусть

 

ОО

 

сначала Ф е

Тогда Ф (t) = /0 (ы) /«=0>(0 + 2 fi (ю)

(0>

 

1-0

 

*) Всякий процесс Ф е й непрерывен слева и поэтому предсказуем.

62

 

ГЛ. И. СТОХАСТИЧЕСКИЕ ИНТЕГРАЛЫ И ФОРМУЛА ИТО

 

 

и мы полагаем

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(ф) (t) -

S и (со) (М (ti+1, и) -

М (tlt (О)) +

 

 

 

 

 

+

/„(со) (M(f,

со) — М (t„, со))

для

 

 

 

га = 1, 2, .. .

Как

и

прежде,

/ м(Ф) <= Мг и

|/м (Ф)| = |Ф||^.

Используя

эту

изометрию,

отображение Ф е

i? 0 '-*■ (Ф) е

^

2

можно,

как

и в

§ 1, продолжить до отображения

Ф е

(Ж) *-*■/ М(Ф) е

Ж2.

инте­

О п р е д е л е н и е 2.3. (Ф)

называется

стохастическим

гралом

от

Ф

по

М ^ Ж г.

Будем

также

обозначать

/ М(Ф)(£)

через

| ф (s)dM(s).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

 

 

Таким образом, мы определили стохастический интеграл по

мартингалу

М^Ж%.

 

Ясно, что

если

М ^ Ж\, то I м{Ф) G

 

и если М является

(^"<)-броуновским движением, то

Iм(Ф) совпа­

дает с / (Ф)

из § 1.

2.2.

Стохастический

интеграл

(Ф),

Ф е

П р е д л о ж е н и е

e S ’jjil/),

M

e / j ,

обладает следующими свойствами:

 

 

 

 

(I)

(Ф) (0) =

0 га. к.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(II)

Для любых t > s ^ О

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и

 

 

£ [ ( /м( Ф ) ( * ) - /м(Ф)(*))|#"/1 = 0

га. га.

 

 

 

(2.3)

 

 

I м (ф) (в)*[

& -я\ =Е

j Ф*

(га) d <М>(га)JFsj

.аг.аг

 

 

Е [ { 1 М(Ф)(0-

га. к.,(2.4)го

Вообще,

еслга а,

 

т(&~t)-моменты

остановки с

т^

а

для всякого t > О

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(2.5)

 

 

 

 

£[(/м(Ф)

 

[(/ЛГ(Ф)(?7 £Дт)—/М(Ф)(fДа))|^”а]'=0га.к.

=

 

 

 

 

 

 

(tДт) -

I м (Ф)

(f Д а))21Г , ]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t tAX

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ф2 (га) d <М> (га) 1У ,oj

га. га.

(2.6)

(III)

 

 

 

(2.4)

а(2г.6)

\ 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(АО

 

 

 

 

 

 

образом:

 

Свойства

 

обобщаются следующим

еслга Ф, Т- ^ ^ ( I ) ,

то

 

 

(0-

/ м (40(в))I

 

 

 

 

 

Е { ( I м

(Ф)

(t) - / м

(Ф)

(,)) ( I м (V)

S ’ ,] =

.аг.аг

(2.7)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(Ф¥) (га) d (М ) (га) SsI

 

 

§ 2. ИНТЕГРАЛЫ ПО МАРТИНГАЛАМ

 

63

и

 

 

 

 

 

 

 

Е [(7м (Ф) (* Д т ) - I м(Ф) (^ Да)) (7м (9) (t Дт) -

Iм (9)(t Да)) |^а] =

 

 

(Лт

 

 

 

 

 

= Е

J(Ф'Р) (в)й<Л/> (в)|0*о 7?. н.

(2.8)

 

 

_ (Лег

 

 

 

 

 

(IV) £Ъщ

а является

()-моментом остановки, то

 

 

7Л1(Ф)(«Дст) =

7М(Ф')(Д для

* > 0 ,

 

(2.9)

#0е*) Ф '(*)“

Л«>|)Ф(0-

 

 

 

 

 

 

Доказательство то же, что и в предложении 1.1.

7М(Ф) и 7"(ЧГ)

Если М,

ф е г 2(М)

и 4 e & t(N), то

являются элементами пространства М г.

 

 

 

П р е д л о ж е н и е 2.3. Для t >

0

 

 

 

Е [(7м (Ф) (0 -

(Ф) (я)) (IN (9) (t) -

Tym s ) ) l ^ s ]

=

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

= Е

f (Ф«Г) (в)й<А7, N}(u) \Tt .

(2. 10)

Доказательство легко получается для функций Ф, 9 <^£Ец с по­ следующим предельным переходом. Свойство (2.10) — иная запись Того, что

(

<7М (Ф), IN(Ч*)> (t) = J (ФТ) (в) d <Л7, V ) (в), (2.11)

О

или, более символически,

 

 

 

 

<К7М(Ф ), Г ( У ) >, = Ф (t) 9

(t) d<M, N>,.

(2.11)'

З а м е ч а н и е 2.1. Из

(2.10) легко следует следующий резуль­

тат: если М, N е Ж Ф е 2 ДМ) и Ч' е 2«{N), то

 

Е I j\4>'V\(n)d\(M, Л >|(м)1<оо,

 

1.0

 

J

 

 

гди |</I/, V)|(/) обозначает полную вариацию функции s e [ 0 ,

*-• <Л/, W) (я). П самом деле, справедливо неравенство

 

(

Г<

-|l/2( t

 

j I Ф'1ГI (и) <*|<М,’V ) \(в) <

[ Ф (и)2 d <М> (в)

If ¥ (uf d <V> (в)

o

lo

J

to

( 2. 12)

 

 

 

 

которое легко доказывается, когда .Ф,

Ч* ^ S ’ а общий

случай

*) Процесс /,„>() непрерывен слева по I и поэтому предсказуем. Следова­ тельно, Ф' е З Д .

64

ГЛ. И. СТОХАСТИЧЕСКИЕ ИНТЕГРАЛЫ И ФОРМУЛА ИТО

 

получается

предельным

переходом. Заметим, что

если

функция

t !->- At

имеет ограниченную вариацию на конечных интервалах и

непрерывна,

то найдется

такой предсказуемый

процесс

Ф(, что

 

 

t

 

 

 

]Ф*1 =

1 п. н. и |.4|, = j Ф(м) dAu.

 

 

о

Вышеприведенное определение стохастических интегралов оче­

видным

образом

обобщается

на случай

локальных

мартингалов.

Пусть

 

 

 

 

*). Тогда найдется такая последовательность

{SFt) -моментов

остаповки

о„,

что

апt 00

п. н.

иМ"п =

(MtMn)

№ п = (NtMn) принадлежат

Л г. Из единственности

квадратической

вариации следует,

что если т < п, то

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

< A f° m

 

(t)

=

< M ° n , 7V°“ > ( t / \ a m).

 

 

 

Следовательно,

найдется

единственный

предсказуемый

процесс

(М, АО

с

<М, N} (t ДсгГ1) =

<M°n, Аг°п) (t)

 

для

всех

га

и t > 0.

Вместо (М, МУ пишем (МУ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

О п р е д е л е н и е

2.4. Пусть

i l / e

J f1/ 0 и

S ’l00(А/) =

== (t)):

Ф — действительный

(/F ))-предсказуемый процесс

на

Q,

для кото­

рого найдется

такая

последовательность

 

t)-момептов

остановки

<т„, что ст„ t 00 II. II.

и

Thon

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Е

f Ф*(«, a)d(M}(t)

 

<

00

 

 

 

(2.13)

для любых Т >

0 и га 1, 2, ...) **).

 

 

 

 

 

 

 

 

Пусть

М е

Л1Г>Си Ф е

З?1.!4 (М).

Тогда,

очевидно,

мы можем

выбрать такую последовательность (/F ))-моментов остаповки а„, что

впt 00 п. н.,

М°п= {М (t f\on ) е Л 2 и

выполнено

(2.13). Поэтому

для процессов Ф„ (t, со) =

/( 0г1(щ)Х}Ф (С ®)

и М = М°п мы можем

определить

Iм" (Ф„),

и

нетрудно

видеть,

что

/ м™(Фт) (£) =

= 7м" (ФГ1) (t Дстт )

для m < га. Таким

образом,

существует един­

ственный процесс / М(Ф) (£), для которого

1Мп(Фn (t)

=

)(t /\

У\п„), га = 1, 2, . . . .

Ясно,

что (Ф) е

Л ^с.

 

 

 

 

О п р е д е л е н и е

2.5. Процесс (Ф)

называется стохастическим

интегралом

от Ф

е ^ ос (М) по М ^ Л ^1 .

Величина

/ М(Ф)(£)

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

обозначается также через

] Ф (s)dM{s).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

 

*)

См. определение

1.8.

непрерывен,

то

(2.13)

эквивалентно условию

**)

Если

процесс

<Л/>(

т

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

J ф2 (t, ш) d (Му (t) < 00 для всех Г > 0 п. н.

о

§ 2. ИНТЕГРАЛЫ ПО МАРТИНГАЛАМ

65

Ясно, что предложения 2 . 2 и 2.3 легко распространяются

на

«тот общий случай. В частности, заметим, что (2.11) также оста­ ется нсиле.

Из (2.11)

получаем, что

 

 

 

 

 

 

<

 

 

 

 

 

(Ф), Ny (t) = j Ф (в) d <М, Ny (и).

(2.14)

 

 

 

о

 

 

 

Это свойство

полностью

характеризует

стохастический интеграл.

Точнее, справедливо следующее

 

 

(или М е

П р е д л о ж е н и е 2.4. Пусть М ^ Ж г и Ф е Й ’г(М)

е ^ 2°°i Ф е

2 ’|0С(Л1)).

Тогда X = / М(Ф)

есть тот единственный

процесс X е

Жг (X е= ЛС?\ для которого

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

<Х, Ny (t) = J Ф (в) d <М, ЛГ> (и)

(2.15)

 

 

 

О

 

 

 

для всякого N «= Жг {N <= Ж ^ ) и всех f ^

0.

 

Д о к а з а т е л ь с т в о .

В доказательстве

нуждается только един­

ственность. Бели

Х '^ Ж 2 также удовлетворяет (2.15),

то <Х — X',

Ny 0 для всякого N ^ J (Z, и поэтому,

беря N = X — X', получаем,

что <Х —Х ' > = 0 ,

а значит, X = X'.

 

 

 

З а м е ч а н и е

2.2. Отправляясь от данной характеризации, мож­

но следующим образом доказать соотношение (2.9). Обозначая

через Х° остановленный

процесс {^(<TA*)}I

по теореме

Дуба о

преобразовании свободного выбора получим

 

 

 

<(/ А') (Ф)а, Ny (t) = < (/м) (Ф)а, №у (t) = </м (Ф), Ny°(t) =

 

 

tf\<J

 

t

 

 

-

J Ф (ff) d <Л/, Ny (и) = j

Ф' (в) d <M, Ny (в),

 

i

 

о

 

 

гм Ф '(0"*Л «»цФ (0> Гдюдошп'елыю, согласно

предложению 2.4

/3 (Ф ')-/" (Ф )".

 

 

 

 

 

II р в л л о ж он и е 2.5. (I) Пусть

М, N е

Ж1£с и Ф е S ’*00 Ш) П

П Stt* (Л'). Тогда Ф <= S?T (М + N) и

 

 

 

х

t

 

t

 

 

j Ф (и) d(М + N) (и) = J Ф (и) dM (и) +

J Ф (и) dN (и).

(2.16)

е

о

о

 

 

 

(II) Пусть М <=Ж Т

и Ф, T s i ? i “ (Af).

Тогда

 

i

i

X

 

 

J (Ф + Т) (в) dM (и) = j Ф (в) dM (в) +

j W (и) dM (и).

(2.17)

е

о

о

 

 

 

5 С, Ватанабэ, Н. Икэда

66 (III)

ГЛ. II. СТОХАСТИЧЕСКИЕ ИНТЕГРАЛЫ И ФОРМУЛА ИТО

Пусть

М <=Л 10с и Ф е=& Т (М ).

Положим У = / М(Ф),

и пусть

? e ^

0C(JV). Тогда Ф

, ? е S ’J00 (М)

и

 

 

I

t

 

 

 

J (ФУ) (u) dM (и) - J ¥ (и) dN {и).

(IV)

 

О

О

 

Пусть М е Ж2 °с и Ф s

<?.2 °С(Л/) — случайная ступенчатая

функция в том смысле, что существует такая возрастающая после­ довательность {@~t)-моментов остановки ап, для которой

 

Ф(«, ®) = 2 /п И I(cH,c„+l](t),

где /„

- измерима. Тогда

 

(Ф) (t) = 2п /» И (M,A0„.tl - М,лоп).

Доказательство проводится весьма просто с использованием предложения 2.4.

§ 3. Стохастические интегралы по точечным процессам

Понятие точечного процесса было дано в § 9 главы I. Здесь мы рассмотрим точечные процессы, согласованные с возрастающим семейством о-полей, и связанное с ними стохастическое исчисление.

Пусть (Q, ST, Р)

и { T t) w заданы так же, как и выше. Точечный

процесс р = р(1)

па X, определенный па Q, называется

согла­

сованным,, если для всяких t> 0 , U e J ( X ) Np (t, U) = 2

Tu(p(s)

 

seDp,s<a

 

(#",)-измерим. Точечпый процесс называется a-конечным, если

найдутся такие U„ <= <%(Х), п =

1, 2, ...,

что Uпt X ^т.

е.

(J Uп=

и

E[Np(t, П„)]<оо для всех

t > 0

и

га=1, 2,

...

Пусть Гр =

=

П 7 е ^ (Х ): E[Np(t, С /)]< °°

для

всех f > 0 } .

Если

С /е Г р, то

t >-* Np (t, U) — согласованный интегрируемый возрастающий про­ цесс, и поэтому найдется натуральный интегрируемый возрастаю­

щий процесс

Np(t, U), для которого N,,:

t —■Np(t, U) — N,, (t,

U) Np(t,U) является мартингалом. Вообще

говоря,

i1-*- Np(£, U)

не непрерывно,

по кажется разумным предположить

(во всяком

случае для приложений, рассматриваемых в этой книге), что отображение t —- N p(t,U) непрерывно для всякого U. Отображе­ ние U Nр (t, U) может не быть а-аддитивпым, по если X — «хорошее» пространство (например, стандартное измеримое прост­ ранство (определение 1-3.3)), то хорошо известпо, что существует модификация NP, являющаяся мерой относительно V. Учитывая эти соображения, введем следующее

 

 

§ 3. ИНТЕГРАЛЫ ПО ТОЧЕЧНЫМ ПРОЦЕССАМ

 

67

О п р е д е л е н и е

3.1. (У ()-согласованный

точечный

процесс р

НЙ (У, У ,

Р) принадлежит

классу

(QL) *)

(относительно

( У , ) ),

«•ели Np == {Nр (t, U)) таково,

что

 

 

 

 

 

.0

) для

U <=ГР

t ^ Np(t, U)

непрерывный (У ,) -согласован­

ныIt

возрастающий процесс;

 

 

 

 

 

 

(И) для

всякого t и

н. в. <= Q U

Np (£, U)

а-конечпая

мера на (X, Й?(Х));

 

 

 

 

 

 

 

 

(III) для £/те Г р

t -*■ Np(£, U) =

Np(£, U) Np (t, U)

(У ,)-

мартингал.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Случайная мера {Np(t, U)} называется компенсатором точечного

процесса р (или {Np(t, 17))).

 

процесс

р называется

(У Д -

О п р е д е л е н и е

3.2.

Точечный

пуассоновским точечным процессом,

если

он

является

(^~,)-согла­

сованным а-конечпым пуассоновским точечным процессом таким,

что {Np(t + h, U) Nv(t, и)}ь>о,и^£(Х)

не

зависит от У (.

 

(У ,) -пуассоновский точечный процесс принадлежит

классу

(<>М

в том и только в том случае, если

t

Е (Np(t, U))

непре­

рывно

для U е Гр; в этом

случае

компенсатор Np задается

равен­

ством

Np(t, U) = E[Np(t,

17)]. В

частности,

стационарпый

(У ,)-

пунссоновский процесс принадлежит классу (QL) с компенсатором

NP(t,

U) = tn(U), где

n(dx)— характеристическая мера

процесса р

(глава

I, § 9). Это

свойство

характеризует

стационарный (У ()-

цуассоповский точечный процесс (см. § 6 ).

 

(QL). Тогда

Т е о р е м а

3.1. Пусть р точечный процесс класса

для U es Гр

Nр(-,

и ) ^ М г, и имеем

 

 

 

 

<&,(•,

U,), NP(-,

U2 ) (£) = JVp (t,

Ut (\Ut).

(3.1)

Для доказательства нам понадобится следующая

Л о м м а 3.1. Если U е Г г, а / (я) = / (я, т ) — ограниченный (У ,)-

прсдскануемый процесс,

то

 

 

 

\ (I) -

f

/ (я )d

(я . ( / ) * * () -

2 I ( * ) 1и (р (.9)) -

 

(s)J /d N р

*

 

^

\

 

°)

нплнстсл

(.'У,) -мартингалом.

предложению 1-5.1

достаточно

Д о к а з а т е л ь с т в о .

Согласно

предположить,

что отображение

s -* f(s) — ограниченный

непре­

рывный слева согласованный процесс. Тогда для любого

s е

[0 , оо)

f n (s) = / (0) /{S=0} (s) + 2 / (Л/2 ) ^(h'2n,(h+\)l2п]

(S)‘

 

 

 

 

ft—0

 

 

 

*) QL (ouasi lell-continuily) — кваэинепрерывпость слева. **) В смысле интеграла Стилтьеса.

5*

68

ГЛ. II. СТОХАСТИЧЕСКИЕ ИНТЕГРАЛЫ И ФОРМУЛА НТО

Поэтому

достаточно

доказать требуемый

результат для /„(«). Но

с

 

00

и) - JVp (£-Л », о)],

j и (*)dNp(», U) -

2 / ( £ ) [»р

очевидно, является (^~<)-мартингалом.

что

найдется такая по­

Д о к а з а т е л ь с т в о т е о р е м ы . Ясно,

следовательность ($Ft) -моментов остановки с„,

что an t 00 п. п. и

(t, Uy) = Np(t/\оп, Uy), Np^ (t, U2) = Np(t/\оп, U2) ограничены

по t. Следовательно, достаточно показать, что для каждого п

 

 

N(p] (t,

Uу)

 

(t, U2) = мартингал + ftp (t До„, Uy П U2).

 

Интегрированием но частям получаем

 

 

 

 

 

N(pn) (t, Uу) N™ (t, U%) =

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

j Щ;1) (S - ,

иу) Np (ds, ил) +

f 5v<,n) («. и2) я у

(ds, иу) =

 

 

о

 

 

 

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

=

J N(pn)(s - ,

С7Д A™ (ds, t/2) +

J Щп)(s - , t/2) iV(pn) (ds, Uy) +

 

0

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

j

 

(s,

U2) -

A<,n) (s - , 17.)] N™ (ds, Uy).

 

 

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Первые два члена являются мартингалами согласно

лемме 3.1,

а

последний

член

равняется

2

 

(«)) =

Лгр (t f\on, Uy f|

 

 

 

 

 

 

 

 

««Ло„

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

iSVp

 

 

 

 

 

n U2) = Яр (t Ao,„ Uy n u2) + N (t До„, Uy n u2). Тем

самым теорема

доказана.

 

 

теперь

 

рассмотреть

стохастические

интегралы

по

Мы собираемся

 

точечным

процессам класса (QL). С

этой целью

удобно

обоб­

щить данное выше понятие предсказуемого процесса.

 

х, о ),

опре­

 

О п р е д е л е н и е

3.3. Действительная функция f(t,

деленная на

[О, ® ) Х Х Х Й ,

называется

({Ft)-предсказуемой,

если

отображение

(t, х, и)

/ (f, х, м)

 

(НД-измеримо,

где

91— наи­

меньшее а-полс на [0, ю ) Х Х Х Й ,

относительно которого измеримы

все функции g со следующими свойствами:

 

 

 

 

 

(I)

для всякого £ > 0

(X, 01) >-*g(t, х, со)^(Х)х^"<-измеримо;

 

(II)

для

всяких

(х,

со)

t >-*■g (t, х, со)

непрерывно

слева.

 

 

Введем следующие классы:

 

 

 

 

 

 

 

Fp = {}(t, х, со): /

(STt) -предсказуема

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

<+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и для всякого t > О

j

f |/(s, X, a)\Np(dsdx)< oo и. н.};

(3.2)

 

 

 

 

 

 

о

х

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

§ з. ИНТЕГРАЛЫ ПО ТОЧЕЧНЫМ ПРОЦЕССАМ

69

К

-

{l(t, х, со): / (&~() -предсказуема

 

 

 

 

 

 

и для каждого L> О

Е

f f \f(s,x, .)|JVp (d'?cfo;)l<oo};

(3.3)

 

 

 

 

 

 

-OX

 

 

 

J

 

 

■“

{/ (^ x, со): / (ST() -предсказуема

-)\2 Np (ds <ir)l< o}; (3.4)

 

 

и для каждого t >

О

Е

|\\f(s,x,

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

J

 

?2,l0C

={f{t, x, COy.fi&'t) -предсказуема и

найдется

 

 

 

 

такая последовательность

(& ~ t) -моментов остановки о„,

 

 

 

что а„ t оо н. н. и

/ [0,ап] (t)/ (t, х, со) е Fp,

и =

1, 2, .. .)•

(3.5)

 

Для функций

/ е F,

п. н. определен

интеграл

(в смысле Лебе­

га — Стилтьеса)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j

\ f(s,x, -)Np(dsdx),

 

 

(3.6)

 

 

 

 

о

х

 

 

 

 

 

 

 

равный абсолютно сходящейся сумме

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

/(*>Р(*)» •).

 

 

(3.7)

 

 

 

 

 

 

s-<t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

s= D.,

 

 

 

 

 

 

Далее, пусть

/ е

Fp.

Теми

же

рассуждениями, что и в доказа­

тельстве леммы 3.1, легко получается, что

 

 

 

 

Е [j J ' 1 {S'

!‘V"

 

=Е [.f.f 1/

х’ *) I

 

Отсюда, и частности, следует, что

I’], с : F,,. Положим

 

(

(/ (*, *, •) Я *(</««/■')-

 

 

 

 

 

 

 

«

X

 

1 1

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

— J

J / («, х, •) Np (ds dx) —j

| / (s, x,

•) JVp(ds dx).

(3.8)

 

 

i+

 

 

 

 

 

о

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тогда t -+ J

| / (s, x, •) Np(dsdx)

является (#"«)-мартингалом,

что

 

 

о

х

 

 

 

 

 

 

 

 

 

доказывается подобно лемме 3.1.

 

 

 

 

 

 

Если предположим, что / е

FpГ) Fp, то

 

 

 

 

 

 

 

 

1+

/f(s, X,

•) ftp (ds cfc)e

J[a

 

 

 

 

 

 

\

 

 

 

 

 

 

о

x

 

 

 

 

 

 

70

ГЛ. II. СТОХАСТИЧЕСКИЕ ИНТЕГРАЛЫ И ФОРМУЛА ИТО

 

 

<Л'

\ f (s,x,

-)N p(dsdx)\=

\

^ f2(s,x„

’ )N p(dsdx).

(3.9)

 

 

No

х

 

 

 

 

/

 

о

х

 

 

 

 

 

 

 

Формула

(3.9)

доказывается

подобно теореме 3.1 и

лемме 3.1.

Пусть

/ е

Fj2,.

Если положить*)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/„ (S, X, ю) =

 

(/ (s, X, со)) IUn (х) /

(S, X, со),

 

 

T o /n ^F p OF * ,

 

и

поэтому

для

каждого

п

определен

интеграл

J

J f n ( s ,

х,*) Np(dsdx). Согласно

(3.9)

 

 

 

 

 

 

 

о

х

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i+

j* f n (s, х, -)NP (dsdx)— |

 

 

 

•) Nv(dsdx)|

 

 

 

 

j

[ f m (s, x,

=

 

 

о x

 

 

 

 

 

 

o x

 

 

 

 

 

 

) J

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

E

| J[/n(s*x, •) — /m(s, x, - ) ] 2 iVp(dsdx)^J,

и, зпачит,

К

| /„ (s, x,

•) Np(ds dx) !•

 

является

последователь-

 

 

 

 

lo

X

 

 

 

 

Jn=l .

 

 

 

Ы-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

постью

Коши

в

Жг. Обозначим

ее

предел через

 

J

|/($ , х, - ) х

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

о

X

 

x N p(dsdx).

Заметим, что формула

(3.8) уже, вообще говоря, не

выполняется,

поскольку

по

отдельности

члены

в

 

правой

части

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

£+

 

 

этой формулы могут и не иметь смысла. Иптеграл

J

\}(s, х, -)х

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

о

х

 

 

x N p(dsdx)

можно

назвать

«компенсированной суммой».

 

 

Наконец, если / е Fp1ос, то стохастический интеграл f

f / (s,r, •) X

Np(dsdx)

 

определяется как тот

единственный

 

 

о

X

 

 

элемент, который

обладает свойством

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

<+

1 [о,о„] (s) / (st х,

•) Атр (ds dx),

п

 

1 , 2 ,

 

 

x

(*A°») =

j

 

 

 

| 7'

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

оX

где {ол) — последовательность моментов остановки из (3.5).

*) { Un) выбирается так, что Un f X и E[Np(t, Un)\ < 00 Для каждого I > 0 и всех п.