千葉大学 融合理工学府 数学情報科学専攻 数学・情報数理学コース 2021年8月実施 専門 B8
Author
祭音Myyura (co-authored with GPT 6 Astra)
Description
X1,X2,… は独立同分布で ∣Xk∣≤C、μ=E[X1]=0 とする。S0=0、Sn=∑k=1nXk、Fn=σ(X1,…,Xn)、F0={∅,Ω} とする。
- E[Xn+1∣Fn]=μ を示せ。
- Sn−nμ はマルチンゲールであることを示せ。
- M>0 に対し T=inf{n≥0:∣Sn∣>M} が停止時刻であることを示せ。
- P(T<∞)=1 を示せ。
- E[ST]=μE[T] を示せ。
题目描述
设 Xk 独立同分布、有界且均值 μ=0,Sn=∑k=1nXk,Fn 为自然滤过。证明条件期望公式、中心化和为鞅、首次离开区间 [−M,M] 的时间 T 为停止时刻、T 几乎处处有限,以及 Wald 等式 E[ST]=μE[T]。
Kai
(1) Xn+1 と Fn は独立なので E[Xn+1∣Fn]=E[Xn+1]=μ。
(2) Sn−nμ は可積分かつ適合し、(1) から
E[Sn+1−(n+1)μ∣Fn]=Sn−nμ.
(3) {T≤n}=⋃k=0n{∣Sk∣>M}∈Fn なので停止時刻である。
(4) 有界停止時刻 T∧n に対する任意停止定理より
E[ST∧n]=μE[T∧n].
脱出時の超過は高々 C なので ∣ST∧n∣≤M+C。従って E[T∧n]≤(M+C)/∣μ∣。単調収束定理から E[T]≤(M+C)/∣μ∣<∞、特に P(T<∞)=1。
(5) ST∧n→ST はほとんど確実に成立し、絶対値は M+C 以下である。従って優収束定理と E[T∧n]→E[T] により
E[ST]=μE[T].