Определение неоднородного марковского процесса

Моделирование операций по схеме марковских процессов

Определение неоднородного марковского процесса.

Пусть имеется фазовое пространство Х. (Для любителей строгости - фазовое пространство - это измеримое пространство (Х, В), в котором все одноточечные множества измеримы). Точки фазового пространства будем называть состояниями.

Пусть имеется случайный процесс x_t, tÎTÍR¹, со значениями в фазовом пространстве Х.

Случайный процесс x_t называется марковским, если

Здесь Г - измеримое множество из Х (т.е. событие), t₁<t₂< ... <t_n<t - моменты времени из Т.

Одна из формулировок.

При известном настоящем будущее марковского процесса не зависит от прошлого.

Другая формулировка.

Поведение марковского процесса зависит от последнего состояния, в которое он попал, и не зависит от того, каким способом марковский процесс попал в это состояние.

Определение.

Переходной функцией марковского процесса называется функция Р(s, x, t, Г), удовлетворяющая условию

P{x_tÎG|x_s}=P(s, x_s, t, G)

Это распределение вероятностей на фазовом пространстве, обладающее следующими свойствами:

P(s, x, s, G)=d_x(G); здесь d_x(G)=1, если xÎG и d_x(G)=0 в противном случае;

P(s, X, t, X)=1.

Пусть Р₀ - начальное распределение (вероятностная мера) на фазовом пространстве Х, т.е. в начальный момент времени

P{x_sÎG}=P₀(G)

Тогда, зная переходную функцию, мы можем вычислить любые конечномерные распределения марковского процесса. Действительно:

Если в начальный момент времени s процесс x_s исходит из состояния x, то сооответствующее начальное распределение будем обозначать P_s,x и получим

P_s,x(x_tÎG)= P(s, x, t, G)

Общая формула

Как частный случай, получаем уравнение Чепмена-Колмогорова. Пусть s£t£u. С одной стороны

P_s,x(x_uÎG)= P(s, x, u, G)

с другой стороны

В результате имеем

(ЧК)

Для марковских процессов на несчетном фазовом пространстве (например X=R) иногда имеет смысл говорить о плотности вероятности перехода или переходной плотности p(s, x, t, y), такой, что

Уравнение Чепмена-Колмогорова для переходных плотностей выглядит следующим образом:

(ЧК-2)