伊藤積分

伊藤積分

伊藤積分((Ito integral)是一種隨機積分,它是由日本數學家伊藤清首先提出和研究的。伊藤方程的重要性之一在於它的解過程是一個馬氏過程,從而可以把馬氏過程的許多深入結果利用上。

概念


在統計物理中的郎之萬方程,應該是隨機微分方程,而且不是普通意義下的隨機微分方程
代表布朗粒子所受到的隨機力,它被視為一個白噪音過程。由於白噪音不是一個普通的隨機過程,所以,朗之萬方程的嚴格數學表達遇到了困難。
更一般地,考慮方程
其中 與 是兩個確定性函數, ,是 維白噪音過程。由於 不是普通隨機過程,故上式雖然是有重要實際意義的,但卻沒有嚴格的數學意義。
注意到白噪音過程是作為 過程的導過層是引入的,因而上式在形式上等價於方程
是 過程。
上式比較容易賦以嚴格的定義,只須對其右端第二個積分加以解釋罷了。我們可以把第二個積分理解為斯蒂爾吉斯均方積分
不幸的是,等式右端的極限差不多總是不存在的。伊藤解決了這一困難,他把 點的取法作了限制,永遠取子區間的左端點
這樣規定的積分,就是有名的伊藤積分。

基本原理


定義:設,是隨機過程,對 區間取一劃分
求和,若無限分細時,此和式有唯一的均方極限,則稱該極限為 在 上的伊藤積分,記作
定理:若在上連續,對任意,都有與獨立,則存在。
定理:設與是兩個實函數,滿足
(1)都在上連續,且對每一,關於一致連續
(2),,其中為一常數。
(3)李普西茲條件:,,又設與任意獨立,則伊藤方程有唯一確定的解。
定理:設與任意獨立,則伊藤方程的解是一個馬爾科夫過程。