Классификация цепей
[10/100%]Пусть — марковская цепь на с матрицей переходных вероятностей, заданной как при , и при . Классифицируйте состояния цепи и найдите их средние времена возврата.
Определите, является ли возвратным случайное блуждание по целым числам с переходными вероятностями при всех .
Классифицируйте состояния марковских цепей с матрицами переходных вероятностей
В каждом случае вычислите и средние времена возврата состояний.
Частица совершает случайное блуждание по вершинам куба. На каждом шаге она остаётся на месте с вероятностью либо переходит в одну из соседних вершин, каждая с вероятностью . Пусть и — две диаметрально противоположные вершины. Если блуждание начинается в , найдите:
среднее число шагов до первого возвращения в ,
среднее число шагов до первого посещения ,
среднее число посещений до первого возвращения в .
В обозначениях упражнения (6.2.4) покажите, что
если и возвратно, то ,
тогда и только тогда, когда .
Пусть , где — марковская цепь, а — подмножество пространства состояний , и пусть . Покажите, что
Покажите далее, что если — произвольное неотрицательное решение этих уравнений, то при всех .
В обозначениях упражнения (6.3.6) положим . Покажите, что
и что если — произвольное неотрицательное решение этих уравнений, то при всех .
Пусть — неприводимая марковская цепь, и пусть — подмножество пространства состояний. Пусть и — последовательные моменты, в которые цепь входит в и посещает соответственно. Являются ли последовательности марковскими цепями? Что можно сказать о моментах, в которые цепь покидает ?
Покажите, что для каждой пары состояний неприводимой апериодической цепи существует такое, что при всех .
Покажите, что существует функция такая, что если — матрица переходных вероятностей неприводимой апериодической марковской цепи с состояниями, то для всех состояний и всех .
Покажите далее, что и . [Указание: лемма о почтовой марке утверждает, что для взаимно простых наименьшее , такое что все целые числа, строго превосходящие , представимы в виде при некоторых целых , равно .]
Урна первоначально содержит зелёных шаров и красных шаров. Наугад выбирается шар: если он зелёный, то дополнительно удаляется красный шар, и оба они выбрасываются; если он красный, то он возвращается в урну вместе с ещё одним красным и ещё одним зелёным шаром. Это повторяется, пока в урне не останется зелёных шаров. Покажите, что вероятность того, что процесс завершится, равна .
Теперь поменяем правила местами: если шар зелёный, он возвращается вместе с ещё одним зелёным и ещё одним красным шаром; если он красный, он выбрасывается вместе с зелёным шаром. Покажите, что ожидаемое число итераций до тех пор, пока не останется зелёных шаров, равно . [Таким образом, небольшое возмущение простого симметричного случайного блуждания может быть положительно возвратным, тогда как исходное блуждание нуль-возвратно.]