9.6

Гауссовские процессы

[6/100%]
Показать
LaTeX
Задача 9.6.1

Покажите, что функция c(s,t)=min⁡{s,t}c(s, t) = \min \left\{ s, t\right\} положительно определена. То есть покажите, что

∑j,k=1nc(tk,tj)zjzˉk>0 \sum _{j, k = 1}^{n} c\left(t_{k}, t_{j}\right) z_{j} \bar{z}_{k} > 0

для всех 0≤t1<t2<⋯<tn0 \leq t_{1} < t_{2} < \cdots < t_{n} и всех комплексных чисел z1,z2,…,znz_{1}, z_{2}, \ldots , z_{n}, из которых хотя бы одно ненулевое.

?
Задача 9.6.2

Пусть X1,X2,…X_{1}, X_{2}, \ldots — стационарная гауссовская последовательность с нулевыми средними и единичными дисперсиями, удовлетворяющая марковскому свойству. Найдите спектральную функцию плотности последовательности через константу ρ=Cov⁡[X1,X2]\rho = \operatorname {Cov}\left[X_{1}, X_{2}\right].

?
Задача 9.6.3

Покажите, что гауссовский процесс строго стационарен тогда и только тогда, когда он слабо стационарен.

?
Задача 9.6.4

Пусть XX — стационарный гауссовский процесс с нулевым средним, единичной дисперсией и автоковариационной функцией c(t)c(t). Найдите автоковариационные функции процессов

?
(a)

X2={X(t)2:−∞<t<∞}X^{2} = \left\{ X(t)^{2}:-\infty < t < \infty \right\},

(b)

X3={X(t)3:−∞<t<∞}X^{3} = \left\{ X(t)^{3}:-\infty < t < \infty \right\}.

Задача 9.6.5
?
(a)

Пусть WW — стандартный винеровский процесс, а T:[0,∞)→[0,∞)T:[0, \infty ) \rightarrow [0, \infty ) — неслучайная, непрерывная справа, неубывающая функция с T(0)=0T(0) = 0. Покажите, что X(t):=W(T(t))X(t): = W(T(t)) определяет гауссовский процесс. Найдите характеристическую функцию X(t)X(t) и ковариационную функцию c(s,t)=Cov⁡[X(s),X(t)]c(s, t) = \operatorname {Cov}\left[X(s), X(t)\right].

(b)

Пусть WW — винеровский процесс с Var⁡[W(t)]=2t\operatorname {Var}\left[W(t)\right] = 2 t, и пусть TT — независимый α\alpha-устойчивый субординатор, где 0<α<10 < \alpha < 1. Покажите, что X(t)=W(T(t))X(t) = W(T(t)) является симметричным (2α)2 \alpha )-устойчивым процессом Леви.

Задача 9.6.6

Пусть X(s,t)X(s, t) — двухпараметрический гауссовский процесс с нулевым средним на положительном квадранте [0,∞)2[0, \infty )^{2} пространства R2\mathbb {R}^{2}, с ковариационной функцией Cov⁡[X(s,t),X(u,v)]=(s∧u)(t∧v)\operatorname {Cov}\left[X(s, t), X(u, v)\right] = (s \wedge u)(t \wedge v), где x∧y=min⁡{x,y}x \wedge y = \min \left\{ x, y\right\}. Для любого прямоугольника RR с углами (s,t),(u,t),(s,v),(u,v)(s, t),(u, t),(s, v),(u, v), где 0≤s<u<∞0 \leq s < u < \infty и 0≤t<v<∞0 \leq t < v < \infty, определим

Y(R)=X(s,t)+X(u,v)−X(s,v)−X(u,t) Y(R) = X(s, t)+X(u, v)-X(s, v)-X(u, t)

Найдите Var⁡[Y(R)]\operatorname {Var}\left[Y(R)\right], и покажите, что YY имеет независимые приращения.

?