34

Линейная теория случайных последовательностей

[9/89%]
Показать
LaTeX
Задача 34.1

Построить стационарную последовательность, ковариационная функция b(n)b(n) которой равна 1 при чётном nn и 0 при нечётном nn.

?
Примечание.
?

Пусть {ξn}n=−∞∞\{ \xi_{n}\}_{n=-\infty }^{\infty } — стационарная последовательность с ковариационной функцией b(n)b(n). Тогда существует неотрицательная конечная мера F(t)F(t) такая, что для любого nn выполняется равенство b(n)=∫[−π,π)eintF(dt)b(n) = \int_{[-\pi ,\pi )} e^{int} F(dt). Функция F(x)=F(−∞,x)F(x) = F(-\infty , x) называется спектральной функцией последовательности {ξn}\{ \xi_{n}\}. Если мера FF абсолютно непрерывна, то её производная называется спектральной плотностью последовательности {ξn}\{ \xi_{n}\}. Кроме того, существует процесс μ(t)\mu (t) с нулевым средним значением, ортогональными приращениями и со структурной функцией F(t)F(t) такой, что для любого nn справедливо спектральное представление ξn=∫[−π,π)eintμ(dt)\xi_{n} = \int_{[-\pi ,\pi )} e^{int}\mu (dt).

Задача 34.2

Пусть ξ\xi — случайная величина, имеющая стандартное нормальное распределение. Положим ξn=ξ\xi_{n} = \xi для любого целого nn. Является ли случайная последовательность {ξn}\{ \xi_{n}\} стационарной? Если да, найти её спектральную меру и спектральное представление.

?
Задача 34.3

Пусть ξ\xi и η\eta — независимые случайные величины, каждая из которых принимает значения −1-1 и 11 с вероятностями 1/21/2. Положим ξ2n+1=ξ\xi_{2n+1} = \xi и ξ2n=η\xi_{2n} = \eta для любого целого nn. Является ли случайная последовательность {ξn}\{ \xi_{n}\} стационарной? Если да, найти её спектральную меру и спектральное представление.

?
Задача 34.4

Пусть ξ\xi и η\eta — некоррелированные случайные величины, каждая из которых имеет стандартное нормальное распределение. Положим ξ2n+1=ξ\xi_{2n+1} = \xi и ξ2n=η\xi_{2n} = \eta для любого целого nn. Является ли случайная последовательность {ξn}\{ \xi_{n}\} стационарной? Если да, найти её спектральную меру и спектральное представление.

?
Задача 34.5

Пусть …,η−1,η0,η1,…\ldots , \eta_{-1}, \eta_{0}, \eta_{1}, \ldots — независимые случайные величины, имеющие равномерное распределение на отрезке [−2,2][-2, 2]. Положим ξn=ηn−1ηn\xi_{n} = \eta_{n-1}\eta_{n} для любого целого nn. Является ли случайная последовательность {ξn}\{ \xi_{n}\} стационарной? Если да, найти разложение этой последовательности на детерминированную и вполне недетерминированную составляющие, а также построить наилучший линейный прогноз ξ1\xi_{1} по наблюдениям {ξn,n≤0}\{ \xi_{n}, n \leq 0\}.

?
Задача 34.6

Пусть …,η−1,η0,η1,…\ldots , \eta_{-1}, \eta_{0}, \eta_{1}, \ldots — некоррелированные случайные величины с нулевыми средними значениями и единичными дисперсиями. Положим ξn=ηn−3+ηn−2+ηn−1+ηn\xi_{n} = \eta_{n-3}+\eta_{n-2}+\eta_{n-1}+\eta_{n} для любого целого nn. Является ли случайная последовательность {ξn}\{ \xi_{n}\} стационарной? Если да, найти разложение этой последовательности на детерминированную и вполне недетерминированную составляющие, а также построить наилучший линейный прогноз ξ2\xi_{2} по наблюдениям {ξ(n),n≤0}\{ \xi (n), n \leq 0\}.

?
Задача 34.7

Пусть …,η−1,η0,η1,…\ldots , \eta_{-1}, \eta_{0}, \eta_{1}, \ldots — независимые случайные величины, имеющие стандартное нормальное распределение. Положим ξn=ηn−2+ηn−1+ηn\xi_{n} = \eta_{n-2}+\eta_{n-1}+\eta_{n}. Является ли случайная последовательность {ξn}\{ \xi_{n}\} стационарной? Если да, найти разложение этой последовательности на детерминированную и вполне недетерминированную составляющие, а также построить наилучший линейный прогноз ξ1\xi_{1} по наблюдениям {ξn,n≤0}\{ \xi_{n}, n \leq 0\}.

?
Задача 34.8

Пусть …,η−1,η0,η1,…\ldots , \eta_{-1}, \eta_{0}, \eta_{1}, \ldots и ξ\xi — независимые случайные величины, имеющие равномерное распределение на отрезке [−1,1][-1, 1]. Положим ξn=ηn−1+ηn+ξ\xi_{n} = \eta_{n-1}+\eta_{n}+\xi для любого целого nn. Является ли случайная последовательность {ξn}\{ \xi_{n}\} стационарной? Если да, найти разложение этой последовательности на детерминированную и вполне недетерминированную составляющие, а также построить наилучший линейный прогноз ξ1\xi_{1} по наблюдениям {ξn,n≤0}\{ \xi_{n}, n \leq 0\}.

?
Задача 34.9

Пусть w(u)w(u) — стандартный винеровский процесс. Найти распределения следующих случайных последовательностей:

?
(а)

ξn=∫−ππeinu dw(π+u)\xi_{n} = \displaystyle \int_{-\pi }^{\pi } e^{inu}\, dw(\pi +u);

(б)

ξn=∫−ππe2inu dw(π+u)\xi_{n} = \displaystyle \int_{-\pi }^{\pi } e^{2inu}\, dw(\pi +u).