本書介紹隨機(jī)過(guò)程基本概念和基本理論,著重講解Poisson過(guò)程、Markov鏈、Galton-Watson分枝過(guò)程、鞅、Bronw運(yùn)動(dòng)和平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程遍歷性。本書選材恰當(dāng),內(nèi)容豐富,深入淺出。 除前兩章外,各章內(nèi)容相對(duì)獨(dú)立并且體系完整,便于讀者閱讀。每章含有附注,包括人物和背景介紹,趣味性和科學(xué)性兼顧。每章習(xí)題都經(jīng)過(guò)精心挑選,難易適中,可作為正文的有益補(bǔ)充。
隨機(jī)過(guò)程是一族隨機(jī)變量,用于描述隨時(shí)間而變化的隨機(jī)現(xiàn)象,研究隨機(jī)過(guò)程目的在于揭示隨機(jī)現(xiàn)象變化和發(fā)展的內(nèi)在規(guī)律與機(jī)制,由于隨機(jī)過(guò)程廣泛存在于各種實(shí)際問(wèn)題中,其現(xiàn)已成為概率論、數(shù)理統(tǒng)計(jì)、計(jì)量經(jīng)濟(jì)、金融數(shù)學(xué)、商業(yè)管理、運(yùn)籌優(yōu)化、計(jì)算機(jī)科學(xué)、統(tǒng)計(jì)物理等學(xué)科中不可缺少的研究?jī)?nèi)容。許多高等院校都開(kāi)設(shè)隨機(jī)過(guò)程課程,深受廣大學(xué)生歡迎。
作者近年來(lái)一直在浙江大學(xué)開(kāi)設(shè)隨機(jī)過(guò)程課程,并在教學(xué)過(guò)程中不斷收集資料,編寫講義和課件,傾聽(tīng)同學(xué)們意見(jiàn)和建議。本書正是在此基礎(chǔ)上,經(jīng)過(guò)反復(fù)醞釀和修改,編寫而成。全書共分八章,概括如下:
第一章回顧概率論的基本知識(shí),包括Kolmogorov的概率空間公理化定義、隨機(jī)變量及其分布函數(shù)、隨機(jī)變量數(shù)字特征和經(jīng)典極限定理。為了今后各章的需要,本章特別強(qiáng)調(diào)條件概率、條件分布和條件期望的概念和運(yùn)算,給出全概率公式和全期望公式。
第二章介紹隨機(jī)過(guò)程基本概念,隨機(jī)過(guò)程的概率分布由任意有限維分布來(lái)刻畫。本書所討論的隨機(jī)過(guò)程形式多樣,特色鮮明,既有離散時(shí)間過(guò)程,也有連續(xù)時(shí)間過(guò)程;既有可數(shù)狀態(tài)過(guò)程,也有不可數(shù)狀態(tài)過(guò)程;既有增量獨(dú)立過(guò)程,也有條件獨(dú)立過(guò)程,
第三章介紹Poisson過(guò)程,該過(guò)程用于描述隨機(jī)服務(wù)系統(tǒng),統(tǒng)計(jì)尋求服務(wù)的顧客數(shù),其增量獨(dú)立并服從Poisson分布。Poisson過(guò)程是連續(xù)時(shí)間、取非負(fù)整數(shù)值的Markov過(guò)程。除齊次Poisson過(guò)程外,本章還介紹非齊次Poisson過(guò)程和復(fù)合Poisson過(guò)程,這些常常出現(xiàn)在實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題中。
第四章介紹Markov鏈。該過(guò)程狀態(tài)空間最多含有可數(shù)多個(gè)狀態(tài),隨著時(shí)間推移,在不同狀態(tài)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)移。Markov鏈具有條件獨(dú)立性,在給定當(dāng)前狀態(tài)下,將來(lái)處于何種狀態(tài)與過(guò)去所經(jīng)歷的過(guò)程無(wú)關(guān)。Markov鏈的分布由初始分布和轉(zhuǎn)移概率矩陣所決定,從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看,轉(zhuǎn)移概率矩陣起著更為關(guān)鍵的作用。Markov鏈可以用于預(yù)測(cè)和決策問(wèn)題。
第五章介紹Galton-Watson分枝過(guò)程。它是一種特殊的Markov鏈,用于描述物種繁衍、細(xì)胞裂變等增長(zhǎng)現(xiàn)象。生成函數(shù)是研究Galton-Watson分枝過(guò)程的一個(gè)有效工具。
第六章介紹鞅,與其他過(guò)程比較,鞅的直觀背景并不明顯,但是它的應(yīng)用非常廣泛,靈活多變,技巧性強(qiáng),基本收斂定理和停時(shí)定理是鞅論中具有特色的基本內(nèi)容。
第七章介紹Brown運(yùn)動(dòng)。該過(guò)程是連續(xù)時(shí)間參數(shù)、取實(shí)數(shù)值的正態(tài)過(guò)程,具有獨(dú)立平穩(wěn)增量,從而是連續(xù)鞅和Markov過(guò)程。Brown運(yùn)動(dòng)可以用于描述粒子運(yùn)動(dòng),其軌跡處處連續(xù)但極不規(guī)則。除去一些基本性質(zhì)之外,本章還簡(jiǎn)要介紹Ito積分及其在金融數(shù)學(xué)中的應(yīng)用,推導(dǎo)出Black-Scholes關(guān)于歐式買入期權(quán)的定價(jià)公式。
第八章介紹平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程遍歷性。平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程具有時(shí)間平移不變性,各個(gè)時(shí)刻的數(shù)學(xué)期望和方差都是常數(shù)。從而在相當(dāng)寬的條件下,可以用時(shí)間平均代替統(tǒng)計(jì)平均,為隨機(jī)過(guò)程的統(tǒng)計(jì)推斷奠定了基礎(chǔ)。
本書除前兩章外,其他各章內(nèi)容相對(duì)獨(dú)立,讀者可以根據(jù)實(shí)際情況加以選擇,每章都含有附錄,作為正文閱讀的延伸和補(bǔ)充,附錄中的人物介紹,可以幫助讀者了解有關(guān)隨機(jī)過(guò)程提出和研究的歷史背景。書中配有大量習(xí)題,難易程度適中,讀者通過(guò)練習(xí),可以更好地理解正文中所介紹的基本概念和基本結(jié)果。
第一章 初等概率論
§1.1 概率空間
§1.2 隨機(jī)變量
§1.3 數(shù)字特征
§1.4 經(jīng)典極限定理
§1.5 附錄
習(xí)題一
第二章 隨機(jī)過(guò)程基本概念
§2.1 隨機(jī)過(guò)程基本概念
§2.2 附錄
習(xí)題二
第三章 Poisson過(guò)程
§3.1 Poisson過(guò)程
§3.2 Poisson過(guò)程可加性
§3.3 到達(dá)時(shí)刻的條件分布
§3.4 復(fù)合Poisson過(guò)程
§3.5 非齊次Poisson過(guò)程
§3.6 多維Poisson點(diǎn)過(guò)程
§3.7 附錄
習(xí)題三
第四章 Markov鏈
§4.1 Markov鏈基本性質(zhì)
§4.2 狀態(tài)空間分解
§4.3 常返性與瞬時(shí)性
§4.4 平穩(wěn)Markov鏈
§4.5 可逆Markov鏈
§4.6 連續(xù)時(shí)間Markov鏈
§4.7 附錄
習(xí)題四
第五章 GaltonWatson分枝過(guò)程
§5.1 模型簡(jiǎn)介
§5.2 生成函數(shù)
§5.3 生存與滅絕概率
§5.4 附錄
習(xí)題五
第六章 鞅
§6.1 條件期望
§6.2 離散時(shí)間鞅
§6.3 停時(shí)原理
§6.4 連續(xù)時(shí)間鞅
§6.5 附錄
習(xí)題六
第七章 Brown運(yùn)動(dòng)
§7.1 Brown運(yùn)動(dòng)及基本性質(zhì)
§7.2 最大值分布
§7.3 It6積分
§7.4 Black—Scholes公式
§7.5 附錄
習(xí)題七
第八章 平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程遍歷性
§8.1 時(shí)間平均
§8.2 均值遍歷性
§8.3 yon Neumann遍歷定理
§8.4 附錄
習(xí)題八
參考文獻(xiàn)
索引
中外譯名對(duì)照