下鞅

下鞅

Xn,n≥0與Yn,n≥0是隨機過程,如果滿足下列條件:

(1) E(X)<+∞,x=max(x,0);

(2) E(Xn+1|Y0,Y1,...,Yn)≥Xn;

(3) Xn是 Y0,Y1,...,Yn的函數。

則稱Xn,n≥0關於Yn,n≥0是一個下鞅。

基本介紹


鞅可以用於研究公平賭博(公平博弈),然而,現實生活中的博弈很多時候都是非公平的,此時,就需要藉助上、下鞅的理論,上、下鞅可以解決非公平博弈問題。
下鞅
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定義1 與 是隨機過程,如果滿足下列條件:
下鞅
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(1)
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(2)
下鞅
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(3) 是 的函數。
下鞅
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則稱 關於 是一個 上鞅。
下鞅
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定義2 與 是隨機過程,如果滿足下列條件:
下鞅
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(1)
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(2)
下鞅
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(3) 是 的函數。
下鞅
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則稱 關於 是一個 下鞅。

下鞅的性質及證明


下鞅
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定理 如果,關於 是上(下)鞅,則 關於 是上(下)鞅。
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證明:若,關於 是上鞅,則:
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進而
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即 關於 是上鞅。
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同理,可證 關於 是下鞅。

Jensen不等式與下鞅的構造


下鞅
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先介紹Jensen不等式,設 為一凸函數,即對 有
下鞅
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其推廣結果為:對
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因此, 。
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同理, 。
將X換成X,然後利用下鞅的性質可得下面的定理。
下鞅
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定理1 如果 關於 是鞅,為一凸函數,且對,則 關於 是下鞅。
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推論1 如果 關於 是鞅,對,則,關於 是下鞅。
由於絕對值函數和平方函數為凸函數,因此可用任意凸函數構造下鞅。
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推論2 如果 關於 是鞅,對,則 關於 是下鞅。
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注意:函數 是關於x的凸函數(convex function),其中a>0,x≥0.
對任意的非負隨機變數X,利用Jensen不等式,於是有
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當然,此函數也可用於下鞅的討論。

鞅分解定理


下鞅
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定理 對於任意一個 關於 的下鞅,必存在過程 與,使得:
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(1) 關於 是鞅;
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(2) 是 的函數(n≥2),且;
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(3) 。
且上述分解是唯一的。