5.5

Ветвящиеся процессы, зависящие от возраста

[2/100%]
Показать
LaTeX
Задача 5.5.1

Пусть Z(t)Z(t) — размер популяции в момент времени tt в возрастно-зависимом ветвящемся процессе, распределение времени жизни которого показательное с параметром λ\lambda. Если Z(0)=1Z(0) = 1, покажите, что производящая функция вероятностей Gt(s)G_{t}(s) величины Z(t)Z(t) удовлетворяет

∂∂tGt(s)=λ{G(Gt(s))−Gt(s)} \frac{\partial }{\partial t} G_{t}(s) = \lambda \left\{ G\left(G_{t}(s)\right)-G_{t}(s)\right\}

где GG — производящая функция вероятностей типичного размера семьи. Покажите в случае «показательного бинарного деления», когда G(s)=s2G(s) = s^{2}, что

Gt(s)=se−λt1−s(1−e−λt) G_{t}(s) = \frac{s e^{-\lambda t}}{1-s\left(1-e^{-\lambda t}\right)}

и отсюда выведите функцию вероятности размера популяции Z(t)Z(t) в момент времени tt.

?
Задача 5.5.2

Решите дифференциальное уравнение из упражнения (5.5.1) при λ=1\lambda = 1 и G(s)=12(1+s2)G(s) = \frac{1}{2}\left(1+s^{2}\right), чтобы получить

Gt(s)=2s+t(1−s)2+t(1−s) G_{t}(s) = \frac{2 s+t(1-s)}{2+t(1-s)}

Отсюда найдите P(Z(t)≥k)\mathbb {P}\left(Z(t\right) \geq k), и выведите, что

P(Z(t)/t≥x∣Z(t)>0)→e−2x при t→∞ \mathbb {P}\left(Z(t\right) / t \geq x \mid Z(t) > 0) \rightarrow e^{-2 x} \quad \text{ при } t \rightarrow \infty
?