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

книги из ГПНТБ / Липцер Р.Ш. Статистика случайных процессов. Нелинейная фильтрация и смежные вопросы

.pdf
Скачиваний:
19
Добавлен:
27.10.2023
Размер:
20.66 Mб
Скачать

§ 2] ОСНОВНЫЕ НЕРАВЕНСТВА 67

неравенства'.

 

 

 

 

 

 

 

 

Р {sup

 

(*

xr

 

Мх£,

( 3 . 6 )

 

 

<<г

I sup

х ,>

М

 

 

 

 

 

 

9 < Г

1

1

 

 

 

 

 

Р {inf xt ^ . — Я} <

— Мѵ0 +

J

хтdP.

(3.7)

 

 

/

 

 

f inf ХІ^ ~

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Если

X неотрицательный

субмартингал

с

Шхрт< о о для

1 <

р < °о, то

 

 

 

 

 

 

 

 

M [ s u p ^ f < ( - ^ - r )PM4 .

 

 

(3.8)

(а,

Если

ßr (a, Ь) — число

пересечений (снизу

вверх)

интервала

Ь) субмартингалом X = (xt, £Гt),

t ^ T , то

 

 

 

 

 

Mßr (а, b) ^

МI

 

Мх І +

 

 

(3.9)

 

 

 

<

 

 

 

Д о к а з а т е л ь с т в о .

Поскольку траектории

xt,

0, непре­

рывны справа, то события

 

 

 

 

 

{inf xt ^ — Я,} == {inf xr r^T

— А} и {sup xt ^

A} = {sup xr ^ A}

t^T

r<T

принадлежат EF (r — рациональные числа). С учетом этого за­ мечания неравенства (3.6) — (3.9) легко получаются из соответ­ ствующих неравенств для случая дискретного времени, рас­ смотренных в предыдущей главе.

С л е д с т в и е

1.

Если

X =

(xt, SFt), t ^ O , — субмартингал

{или супермартингал) с непрерывными справа

траекториями,

то для каждого t >

0 (Р-п. н.)

существует лу_ — lirnxs.

Действительно,

если

бы

с

положительной

S^t

вероятностью

этот предел не

существовал,

 

то тогда (ср. с рассуждениями,

использованными при доказательстве теоремы 2.6) для некото­

рых

а < b Mßj(a,

Ь) =

оо. Но

это противоречит оценке (3.9).

С л е д с т в и е

2.

Пусть

X = (xt, &~t), t ^

0, — мартингал

с xt = M ( l\S rt), Mi l l

< оо,

а семейство {9~t),

0, непрерывно

справа. Тогда у процесса xt,

 

0, существует модификация Xt,

f^ O , с траекториями,

Р-п. н. непрерывными

справа и имею­

щими предел слева (в каждой точке t > 0).

 

Действительно,

из

теоремы

1.5 следует, что для каждого

t

0 существует

 

 

 

 

 

 

хг+ = Нш М (S |0%) =

М (I IF t+) = М (I \ P t) =

 

sit

 

 

 

 

 

Поэтому, если положить xt = xt+, то получим модификацию, непрерывную Р-п. н. справа. В силу предыдущего следствия

з*

68

МАРТИНГАЛЫ (НЕПРЕРЫВНОЕ ВРЕМЯ)

 

 

[ГЛ. 3

процесс

xt,.

О,

имеет для каждого / > 0

пределы слева

xt- — lim xs (Р-п. н.).

 

 

 

 

 

 

s^t

 

3.3.

Пусть

X = (xt,@~t),

О,— субмартин­

2. Т е о р е м а

гал с непрерывными справа

траекториями xt,

 

0,

такой, что

 

 

 

 

sup Мх+ < оо.

 

 

(3.10)

 

 

 

 

t

 

 

 

 

Тогда с

вероятностью

1 существует \\mxt ( = x )

и

МлА < оо.

Доказательство

следует

t-> ОО

 

с

помощью

из неравенства (3.9)

рассуждений, использованных при доказательстве теоремы 2.6. 3. Аналогично случаю дискретного времени вводится поня­ тие потенциала П = (я/, @~t), t ^ 0, — неотрицательного супер­ мартингала с lim Мя*=0 — и доказывается следующий результат.

 

 

t

оо

(разложение

Рисса). Если супермартингал

Т е о р е м а

3.4

X =

{xt, &~t),

t ^ O ,

с

непрерывными справа траекториями xt,

 

0,

мажорируется

некоторым

субмартингалом

Y = (Уа @~t)>

П =

0,

то найдутся мартингал M =

(mt, @~t), t ^ O ,

и потенциал

(я,, &~t),

0,

такие, что для

каждого t ^ O

 

 

 

 

 

xt = mt + nt

 

(Р-п. н.).

(3.11)

Разложение (3.11) единственно (с точностью до стохастической эквивалентности).

4. Т е о р е м а 3.5. Пусть X — (xt,H~), t ^ O , супермартин­ гал, с непрерывными справа траекториями, такой, что для не­ которой случайной величины г) с М | т] | < оо

 

 

xt > U {y \\^t),

t ^ O ,

Р-п. н.

 

 

 

Тогда, если

х

и о марковские

моменты и P (0 ^ t ) ~ 1,

то

 

 

 

ха> Щ х х \д-а).

 

 

(3.12)

Д о к а з а т е л ь с т в о .

Для

каждого

п — 1,

2 , . . . свяжем

с моментом т м. м.,

т„ — т„(ш),

полагая

 

 

 

 

Н = -|г на {со: -^=-!<т(со) < ^ - } ,

6 = 1 , 2 , . . . ,

 

и тге((о) = + ° °

на

(со: т(со) =

оо}.

Аналогично

определим

и

моменты ап, п = 1,2,

... Будем предполагать,

что Р (а„<лг„)=1

для каждого

п = 1,

2, ...

(в противном случае

вместо ап надо

рассмотреть

оп Л т„).

 

 

 

 

 

 

 

Пр теореме

2.12

 

 

 

 

 

 

 

 

Хоа > М ( х Ха\0-аа)

(Р-п. н.),

п== 1,

2, ...

 

§ 2]

ОСНОВНЫЕ НЕРАВЕНСТВА

69

 

 

Возьмем

множество

Тогда, поскольку Ѳ~а <=дга ,

то А ^ З г „п,

и из предыдущего

неравенства

получаем

 

J x0n d P >

J AtndP.

(3.13)

 

А

А

 

Заметим

теперь, что случайные величины

п = 1, 2, . .. )

и (xT/j, п = 1, 2, . . . ) равномерно интегрируемы (лемма 3.1) и

т„(со) I т(со), а„(со) j а (со) для всех со. Поэтому, совершая в (3.13) предельный переход при /г—>оо, найдем (теорема 1.3), что

 

 

 

I

х0 dP ^

I

х%dP.

 

(3.14)

 

 

 

А

 

А

 

 

 

Поэтому

М [хх \ЗГ0]

(Р-п. н.).

 

 

 

З а м е ч а н и е

1. Из доказанной теоремы 3.5 видно, что

неравенство

(3.12) сохраняет свою

силу для

супермартингалов

с непрерывными

траекториями

X = (xt,£Ft),

0 ^ / ^ 7 '< о о , и

м. м. т и о таких,

что Р (а ^ т ^

Т) — 1.

0,—неотрицательный

З а м е ч а н и е

2.

Если X — (xt, ^ ) , t ^

супермартингал

и xt =

0, то л^ =

0 ({t ^

т}, Р-п. н.).

5.Проведенное выше доказательство показывает, что если

супермартингал

X =

(xt, $Ft),

 

0,

есть

равномерно

интегри­

 

руемый мартингал, то неравенство (3.12) обращается в равен­

 

ство. Чтобы это утверждение

сделать

по своей форме

анало­

 

гичным соответствующему утверждению (теорема 2.9) для дис­

 

кретного времени, введем такое определение.

 

0,

назы­

 

О п р е д е л е н и е

2.

Мартингал

X =

{xt,

t),

 

 

вается регулярным, если существует интегрируемая случайная

 

величина т] (М I

tj | <

сэо) такая, что

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xt =

М (л |£Г(),

 

0 (Р-п.

н.).

 

 

 

 

 

Как и в теореме 2.7, можно показать, что регулярность

 

мартингала X — {xt, ЗГt),

 

0,

эквивалентна требованию равно­

 

мерной интегрируемости семейства случайных величин (xt,

0).

 

Т е о р е м а

3.6.

Пусть

X =

(xt,

SFt),

0, — регулярный

 

мартингал с непрерывными справа траекториями. Тогда, если х

 

и а марковские

моменты и Р ( с г ^ т )= 1 , то

 

 

 

 

 

 

 

 

ха=Ы\{хх \д~а)

(Р-п. н.).

 

 

 

(3.15)

 

Д о к а з а т е л ь с т в о

следует

из проведенного выше дока­

 

зательства теоремы 3.5, если учесть, что для регулярного мар­

 

тингала

семейства

 

случайных величин

{х0п, п =

1,

2,

...}

и

 

{хп, п =

1,

2, . . . ) равномерно

интегрируемы.

 

X — (xt, @~t),

 

З а м е ч а н и е

1.

Поскольку

для

мартингала

его

0,

 

mt =

N[xt = const,

то

для

непрерывности

 

справа

траекторий

(в соответствии

с теоремой

3.1)

достаточно

требо­

 

вать лишь

непрерывности справа

семейства

і),

 

 

Более

^

70

МАРТИНГАЛЫ (НЕПРЕРЫВНОЕ ВРЕМЯ)

[ГЛ. 3

 

 

точно, в этом случае существует

мартингал Y = (yt,

t), f^O,

такой, что его

траектории yt,

0,

непрерывны

справа и

P { x t = y t) = L t > О-

 

теоремы 3.6

остается

З а м е ч а н и е

2.

Утверждение (3.15)

справедливым для

мартингалов

X = (xt, OFt) с непрерывными

справа траекториями, заданных на конечном временном интер­

вале

Г <

°о,

и марковских моментов т и а таких, что

Р ( а < т <

Т )= 1.

Если в условиях

теоремы 3.6 не требовать,

З а м е ч а н и е

3.

чтобы Р ( а ^ т ) — 1,

то

утверждение

(3.15) заменится

на сле­

дующее:

 

Хслт =

M(xt |^~а)

(Р-П. Н.)

(3.16)

 

 

(ср. с (2.25)). Отсюда, в частности, вытекает, что «остановлен­

ный» процесс X* =

(xtAx, Ѳ~t),

0,

также будет мартингалом.

Для доказательства (3.16) заметим,

что согласно (2.25)

 

^ A

t n= M (x TJ ^ o n)

 

(Р-П. H.)

для всех k ^ n .

Отсюда

в силу

равномерной интегрируемости

величин

{xTfe, k = \ ,

2, . . . j при

k —>oo

получаем, что

 

 

 

Хоп лт = М (лг-сI $ Г

 

Полагая

теперь

п-> оо,

приходим

к

требуемому равенству

(3.16).

 

 

 

 

 

 

 

§3. Разложение Дуба — Мейера для супермартингалов

1.В настоящем параграфе рассматривается аналог те ремы 2.13 (разложение Дуба) в случае непрерывного времени.

Введем предварительно необходимые понятия.

О п р е д е л е н и е

3.

Супермартингал

Х — {х1,

SFt),

0,

с непрерывными справа траекториями лу= лу(со),

/ ^ 0 ,

при­

надлежит

классу

D,

если

семейство

 

случайных величин

(хх, т е і ) ,

где

Z — совокупность

марковских

моментов

т с

Р (т <

оо) = 1, равномерно

интегрируемо.

 

X — (xt,

@~t),

 

 

О п р е д е л е н и е

4.

Супермартингал

 

0,

0,

с непрерывными

справа

траекториями

xt =

xt {a),

t >

при­

надлежит

классу

DL,

если

для любого

а,

0 ^ а < оо,

семей­

ство случайных велич-ин (хх, т е 3"й), где

 

— совокупность

мар­

ковских моментов т с Р ( т ^ а ) = 1 ,

равномерно

интегрируемо.

Ясно, что класс

DL э

D.

Следующая

теорема дает

крите­

рии принадлежности классам D и DL.

 

X =

(xt,

t),

t ^ 0 ,

Т е о р е м а

3.7.

1)

Всякий мартингал

с непрерывными справа траекториями принадлежит классу DL.

2) Всякий равномерно интегрируемый мартингал X ~ { X t, @~t),

t ^ 0 ,

с

непрерывными

справа

траекториями

принадлежит

классу

D.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

§ 3]

 

РАЗЛОЖ ЕНИЕ

ДУБА -

МЕЙЕРА ДЛЯ СУПЕРМАРТИНГАЛОВ

 

71

 

 

 

 

 

3)

 

Всякий отрицательный

супермартингал X =

(xt, &~t),

О,

с непрерывными справа траекториями принадлежит классу DL.

 

Д о к а з а т е л ь с т в о .

Пусть

Р ( т ^ а ) = 1 ,

а <

оо.

Тогда,

 

согласно замечанию 2 к теореме

3.6,

хх = Ш {ха \@~х)

(Р-п. н.).

 

Но семейство (х%,

t g I J

таких случайных величин равномерно

 

интегрируемо,

что

доказывается

так

 

же,

как

импликация

 

(А)=Ф(В) в теореме 2.7. Аналогично доказывается и второе

 

утверждение. Докажем последнее утверждение.

 

 

 

 

 

 

Пусть

Р ( т ^ а ) = 1 .

Тогда,

 

согласно

замечанию

1

к

тео­

 

реме 3.5, для %>

О

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

{

I хт I dP =

 

[

 

хт dP <

I

 

xadP

 

 

 

 

(K l > 4

 

 

 

 

{|<|>М

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и также

M | хх | ^

М | ха |.

Поэтому

по

 

неравенству

Чебышева

 

 

 

 

7Р{[хт | > Я } < М [xt | < M | x a |.

 

 

 

 

 

 

Значит, Р {\хх I >

А,}—> 0,

Х->оо,

и,

следовательно,

 

 

 

 

sup

 

I х%I dP ^

sup

 

[

 

xadP

О,

 

X—>оо.

 

Т5Е*а { К і> м

 

 

■ т" г<

 

{ К ‘|>4

 

 

 

 

 

 

 

 

Теорема доказана.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.

 

О п р е д е л е н и е

5.

Пусть

(Q,

Р) — вероятностное

пространство

и F —

 

 

0, — неубывающее семейство

не­

 

прерывных справа сг-подалгебр

 

 

Непрерывный

справа

слу­

 

чайный

процесс

At,

 

0,

называется

 

возрастающим,

если

 

величины At являются ^-измеримыми,

Д-,— 0 и As ^

At, s ^ t ,

 

Р-п. н. Возрастающий процесс

A =

(At,

@~t),

0,

 

называется

 

натуральным возрастающим процессом, если для всякого огра­

 

ниченного положительного мартингала Y — (yt, SXt),

 

 

0,

имею­

 

щего

пределы

слева,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

м / У.-< м ,= = м УвА ,

 

 

 

 

 

(З.і7)

 

 

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Возрастающий процесс At,

 

0,

называется интегрируемым,

 

если

М Ам < оо.

 

Интегрируемый

возрастающий

процесс

 

Л е м м а

3.2.

 

 

A = {At, £Tt),

0, является натуральным

тогда и только тогда,

 

когда

для всякого

непрерывного

справа

и имеющего пределы

 

слева

ограниченного

мартингала

Y — (yt,

9~t),

t ^ O ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

т

 

 

 

т

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

М (

y s d A s =

M ^

y s- d A s

 

 

 

 

(3.18)

 

 

 

 

 

 

ö

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

для любого Т > 0.

72

 

МАРТИНГАЛЫ (НЕПРЕРЫВНОЕ ВРЕМЯ)

[ГЛ. 3

Д о к а з а т е л ь с т в о .

Покажем

сначала, что

для всякого

возрастающего процесса

А — (At, STj),

/ ^ 0 ,

с Л0 =

О, МЛТО< оо

и мартингала

Y — [уи

&~t),

t ^

О,

имеющегося

непрерывные

справа траектории,

т

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

М I

ys dAs = ЬЛутАт.

 

(3.19)

 

 

 

ö

 

 

 

 

 

 

 

Положим

C;(co) = inf{s:

 

(со) > 0

и

воспользуемся тем, что

(для почти всех со) интеграл

Лебега — Стилтьеса можно свести

к интегралу

Лебега (гл.

1,

§ 1):

 

 

 

 

 

Т

 

А Т (“ >

 

 

 

те

 

 

 

 

I

ys dAs = J

ус^ {а) dt — I

ус^

t <

dt,

6

 

o

 

 

 

о

 

 

 

 

где, согласно

следствию

леммы

1.8,

ус (и)

является ^"^-изме­

римой величиной. Но Р-п. н.

 

 

 

 

 

 

 

{t: t <

Ат(со)} =

{t:

ct (со) <

Т}.

 

Поэтому

ТСО

I Us dAs — I ус^((й)^ . (ф)< ц dt,

оо

ипо теореме Фубини

Тсо

М J

ys dAs — J М

((0) ^ : Ct (ш) < 7'|] dt.

о

о

 

Зафиксируем некоторое 0 и заметим, что случайный момент т (со) = ct (со) является марковским. Тогда, поскольку событие {со: т(со) < Т) е (лемма 1.7), а Y ~ ( y t, £Tf), Г ^ О ,— мартингал, то (замечание 2 к теореме 3.6)

М \ У і (а)Х {С: C t (а) < Г}] = М f Ух (а)Х{а: т (а) < Г)] =

М F{a: т(ш) <Г}М( Ут I ^х)] ~ М [^{а: т(а) < Г}^г]‘

Следовательно,

Тоо

М J ys dAs = J М {X щ<т]ут) dt =

оо

М м X{С: ct {a>)<T) dt МутА7

Таким образом, (3.19) доказано.

§ 31

РАЗЛОЖ ЕНИЕ

ДУБА - МЕЙЕРА ДЛЯ

СУПЕРМАРТИНГАЛОВ

73

Поэтому,

если

(3.18)

выполнено

для

любого

Т > 0,

то

т

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

М J ysdAs — MijjAj-, откуда,

переходя к пределу при 7 -*

оо,

о

 

что процесс А = (Аи &~t)

удовлетворяет

равенству

получаем,

(3.17).

 

 

 

 

 

 

Тогда, поскольку

 

 

Обратно, пусть выполнено (3.19).

 

 

 

ОО

 

 

 

ОО

 

00

 

 

 

М j

ys dAs — ЬАА^у^,

то.

М j

yadAa =

М [ ys. d A s.

 

 

о

 

 

 

 

о

 

б

 

 

 

Пусть

теперь

у] =

ys_%{s<T] +

УтТц>ту Процесс Y* — (y*s, ^ ) ,

s ^ O ,

как

нетрудно проверить*),

является

мартингалом

(не­

прерывным

справа,

ограниченным),

и равенство

 

 

мI у ; < М , = М

оо

превращается в равенство (3.18), что и требовалось доказать. Сформулируем теперь аналог теоремы 2.13 (разложение Дуба), ограничившись сначала лишь неотрицательными супер­

мартингалами, являющимися потенциалами.

Т е о р е м а 3.8 (разложение

Дуба — Мейера). Пусть непре­

рывный справа

потенциал П =

(щ, @~t),

0 ^ t < o o ,

принадле­

жит классу D.

Тогда существует интегрируемый возрастающий

процесс А — (At,

@~t)>

такой,

что

 

 

^ =

М ( т и ^ ) - Д „

 

0

(Р-п. н.).

(3.20)

В разложении

(3.20)

процесс

At,

0, моокет

быть взят

натуральным.

Разложение (3.20) с натуральным возрастающим процессом

единственно.

Для

каждого

п = 0,

1, ...

последо­

Д о к а з а т е л ь с т в о .

вательность (яг.2-л, У^-гТ),

і =

О, Г, . . . ,

образует

потенциал

(с дискретным временем

0,

2~п, 2 -2 ~ п, ...) .

Согласно след­

ствию 1 теоремы 2.13 для

каждого п

 

 

 

к і.2~п = М[Аоо(п)\3-і'2- п } - А і,2-п(п),

г = 0 , 1 , . . . ,

(3.200

*) Более общий результат такого характера содержится в лемме 3.3.

74

МАРТИНГАЛЫ (НЕПРЕРЫВНОЕ ВРЕМЯ)

[ГЛ. 3

где величины Л/-2-л(я) являются ^ (._1) 2-я-измеримыми обра­ зуют возрастающий процесс и

Лоо (п) = Пт Л..2_л(я).

(3.21)

і->оо

 

Предположим сейчас, что величины {Л0О(«), о = 0, 1, .. .} равномерно интегрируемы (ниже будет показано, что для этого необходимо и достаточно, чтобы потенциал я принадлежал классу D). Тогда, согласно тео-реме 1.7, можно найти такую последовательность целых чисел пь я2, . . . —> оо и интегрируе­ мую функцию Лм, что для всякой ограниченной случайной величины I

 

 

 

 

 

lim МЛ,* (я,) £=N14*1.

 

 

 

(3.22)

 

 

 

 

 

t-> оо

 

 

 

 

 

 

 

 

Обозначим /Л; непрерывную справа модификацию М(Л00 \3?~t),

существующую в силу следствия 2 теоремы 3.2.

 

 

Пусть

r ^ s

являются

числами

вида

 

і-2 ~ п, і — 0,

1, ...

Тогда Лг (я)

Л5 (я), что вместе

с (3.20) дает

 

 

 

 

М [Л , (я) \ Т Г\ -

яг <

М [А,, (я) I .Г8] - ns.

 

(3.23)

Отсюда при

я =

я(-—>оо получаем,

что

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тг nr ^ . m s — я5.

 

 

 

(3.24)

Положим

At = mt — nt.

Эта

функция

Р-п. н. непрерывна

справа, и поскольку

согласно (3.24)

она не убывает на двоично­

рациональной последовательности, то At

является

возрастаю­

щим

процессом.

 

(Р-п. н.), t->oо,

 

 

mt = М (Л |

t) ->

Далее,

я*->0

а

 

-> М(Лте |£Г00) =

Л00,

t —> оо.

Поэтому

Р-п. н. lim Л*

совпадает

с ранее введенной величиной Лте.

 

 

 

t оо

 

 

 

 

 

 

 

 

Покажем

теперь,

что процесс

Лг, ^ ^ 0 ,

 

является

натураль­

ным.

Пусть

Y = {уи

 

0 ,— ограниченный неотрицатель­

ный

мартингал,

имеющий

Р-п.

н.

пределы

слева yt_ = \\m ys

в каждой

точке

t >

0.

 

 

 

 

 

 

 

s^t

 

 

 

 

 

 

 

 

Поскольку процесс At,

0,

непрерывен

справа,

то по тео­

реме Лебега о мажорируемой сходимости

(теорема

1.4)

 

 

 

оо

 

 

оо

 

 

 

 

 

 

 

 

 

М

I ysdAs =

lim V

М [г/Ь2-«(Л

~ ' ~

— Л ,2-„)1.

(3.25)

 

 

J

 

 

rt-»oo

 

 

‘ '

 

 

 

§ 3]

РАЗЛОЖЕНИЕ ДУБА — МЕЙЕРА ДЛЯ СУПЕРМАРТИНГАЛОВ

75

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Я’і.2-”' измеримы,

поэтому

 

 

 

 

 

 

'~п(Аг +!)-2~п - Л |.2 - )] =

 

 

 

 

 

 

 

 

II

 

2

|9і.г- "^

(А/ +1)-2 -

 

•2~" 1

2_и)_

 

 

 

 

 

 

ОО

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

_

 

V

М |9і •2“" ^

((/?г(і+1)>2~п — Я(і+1)-2-я) ~

 

 

 

 

і=0

 

 

 

 

 

 

(jn ,.2_«

я г,2-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 -)] =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= І м

\Уі-2-

п М

9—я —

 

 

 

 

 

 

 

 

(=0

 

 

' Я(і+І)-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

' ^ ^ [ у і-2~п(А^ +\).2-п(П)

А і2-п (л))].

(3.26)

 

Заметим

теперь,

что А(.+^ 2- п&~1-2~п-измеримы,

а

значит,

 

М [уі-2~п/^{і+\)-2-'г(ПЦ= ^

[^(і+І)-2_п^(і +1)-2_/г]-

(3.27)

Из (3.25) — (3.27)

находим,

что

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

оо

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

М

( ys_ dAs = lim М [Лю(я) уJ .

 

(3.28)

 

Согласно (3.22)

о

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Hm m

A M y J - m

A ^ y J .

 

 

(3.29)

 

 

 

 

 

П--> оо

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Из

сопоставления (3.28) и (3.29) заключаем, что

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

оо

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

М j

ys- d A ^ M A ^ y ^ ,

 

 

 

(3.30)

 

 

 

 

 

 

 

 

о

 

At,

 

 

 

 

 

 

т. е. построенный процесс

0,

натуральный.

 

 

Предположим

теперь,

что есть

еще одно

разложение щ =

= М (В^ I &-t) Bt

с

 

натуральным

возрастающим

процессом

(Bt,

t^ O ) .

Тогда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

И

 

 

 

ПІ'2~П~

М {Вдд j

 

В і 2~П

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ОО

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

М j

ysdBs = M B 00y00,

 

 

 

(3.31)

 

 

 

 

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

 

 

где

Y — {уt,

 

@~t),

 

t ^ 0, — неотрицательный

ограниченный

мартингал

с

 

существующими пределами

слева yt_ — l\mys.

Возьмем,

в

 

частности,

некоторый

ограниченный

 

S ^ t

 

мартинга

76 МАРТИНГАЛЫ (НЕПРЕРЫВНОЕ ВРЕМЯ) [ГЛ. 3

(ß , 2-п , £Г

г),

/ =

0,1, . . . .

и образуем мартингал (с непрерыв­

ным временем) У =

(//*,

t),

0, полагая yt =

2- n, / • 2

< ( / + l ) ' 2 ~ ' \

Тогда из

(3.31) вытекает, что

 

 

00

 

 

 

 

 

 

м 2 У(і-\).2 - п [ В і . 2 - п ~ В ( і - І).2- /г| =

(3.32)

В теореме

2.14

было

показано, что из

(3.32) вытекает

/F. .-«-измеримость величии В[і+ху2-п. Поэтому, сравнивая два разложения:

П і-2~п =

^ [ A J n ) I

 

А іш2- п (fi),

Я(.2-я =

M [ß00(«)| ^,.2-я] — В ІЛ-„(П),

видим, что в силу единственности разложения Дуба

Аіѣ2-п(п) = В 1ѣ2- п ( п ) ,

і = 0,

1,

. . .

(Р-п. н.).

Следовательно,

Ах (п) =

В00(п)

и

А00 =

В0о (Р-п. н.). Но

Щ = м [A^ Iff't) —At = М [ß^ \9~t] Bt, откуда получаем: At= B t

(Р-п. н.)

для всех / ^ 0 .

 

доказательства

надо еще

устано­

Для

полного завершения

вить, что для

равномерной

интегрируемости

последователь­

ности {А^іп),

п — 0, 1, ...}

необходимо и

достаточно,

чтобы

потенциал я =

(я*, /7Д),

0, принадлежал классу О.

 

Если семейство (Л^Дя),

п = 0,

1,

. . .} равномерно интегри­

руемо, то, как

было установлено,

nt — М [Л ^ \SFt\ At. Следо­

вательно, ят < М [Лс)0\&"х].

 

т е ! )

равномерно

интегрируемо

Но семейство {М[Л00|^ ‘Т],

(теорема 3.7), поэтому таким же свойством обладает и семей­

ство {ят, т е

Т},

т.

е. потенциал

я

принадлежит классу D.

Обратно,

пусть

л е й

Тогда

согласно

разложению Дуба

для каждого

п — 0,

1, ...

Р-п. и.

 

 

 

 

 

Пі.2~п

М [

I

i-2~n)

^ і-2~п(rt)-

(3.33)

Поскольку Л(/+)).2-„(п)

/УС.^„-измеримы,

то

для

каждого

К > 0 момент

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

^ =

inf Ь ' 2 :

Л(г.+1^2_га(ц) > я}

(3.34)

(т„,я = °о, если множество

{•}

в (3.34) пусто)

будет

марков­

ским относительно семейства {/УС.2_„,

/ = 0,

1,

...J.

 

Ясно, что (со:

Ао0(п)>К} — {со: т„іЯ<оо},

и в силу

(3.33)

л “ М К » ІЗД„, J - К ,, («)

(Р-п. к.). (3.35)

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ