第二章随机过程(函数)
- 格式:ppt
- 大小:9.87 MB
- 文档页数:66
第二章 随机过程的一般概念2.1 随机过程的基本概念和例子定义2.1.1:设(P ,,F )Ω为概率空间,T 是某参数集,若对每一个,是该概率空间上的随机变量,则称为随机过程(Stochastic Process)。
T t ∈),(w t X ),w t (X 随机过程就是定义在同一概率空间上的一族随机变量。
随机过程可以看成定义在),(w t X Ω×T 上的二元函数,固定Ω∈0w ,即对于一个特定的随机试验,称为样本路径(Sample Path),或实现(realization),这是通常所观测到的过程;另一方面,固定,是一个随机变量,按某个概率分布随机取值。
),(0w t X T t ∈0),(0w t X抽象一点:令,即∏∈=Tt T R R T R 中的元素为),(T t x X t t ∈=,为其Borel域(插乘)(T R B σ域),随机过程实质上是()F ,Ω到())(,T T R R B 上的一个可测映射,在())(,T TR RB 上诱导出一个概率测度:T P ()B X P B P R B T T T ∈=∈∀)(),(B 。
一般代表的是时间。
根据参数集T 的性质,随机过程可以分为两大类: t 1)为可数集,如T {}L ,2,1,0=T 或{}L L ,1,0,1,−=T ,称为离散参数随机过程,也称为随机序列;2)为不可数集,如T {}0≥=t t T 或{}∞<<∞−=t t T ,称为连续参数随机过程。
随机过程的取值称为过程所处的状态(State),所有状态的全体称为状态空间(State Space)。
通常以表示随机过程的状态空间。
根据状态空间的特征,一般把随机过程分为两大类:T t t X ∈),(S 1) 离散状态,即取一些离散的值; )(t X 2)连续状态,即的取值范围是连续的。
)(t X离散参数离散状态随机过程: Markov 链 连续参数离散状态随机过程: Poisson 过程 离散参数连续状态随机过程: *Markov 序列连续参数连续状态随机过程: Gauss 过程,Brown 运动例2.1.1:一醉汉在路上行走,以的概率向前迈一步,以q 的概率向后迈一步,以p r 的概率在原地不动,1=++r q p ,选定某个初始时刻,若以记它在时刻的位置,则就是直线上的随机游动(Random Walk)。
第二章 平稳过程2. 设随机过程()sin X t Ut =,其中U 是在[]02π,上均匀分布的随机变量。
试证 (1)若t T ∈,而{}12T = ,,,则(){}12X t t = ,,,是平稳过程; (2)若t T ∈,而[)0T =+∞,,则(){}0X t t ≥,不是平稳过程。
证明:由题意,U 的分布密度为:()10220u f u ππ⎧<<⎪=⎨⎪⎩,,其它数学期望()()[]sin X m t E X t E Ut ==⎡⎤⎣⎦()()2220001111sin sin cos cos 212222ut du ut d ut ut t t t t ππππππππ=⋅==-=--⎰⎰.相关函数()()()()()sin sin X X R R t t E X t X t E Ut U t ττττ=+=+=⋅+⎡⎤⎡⎤⎣⎦⎣⎦,()()()2200111sin sin cos 2cos 222ut u t du ut u u du ππτττππ⎛⎫=⋅+⋅=⋅-+--⎡⎤ ⎪⎣⎦⎝⎭⎰⎰ ()()2220001111cos 2cos sin 2sin 442u t u du u t u t πππττττππττ⎡⎤=-+-=-+-⎡⎤⎢⎥⎣⎦+⎢⎥⎣⎦⎰()()11sin 22sin 2424t t πτπτπτπτ=-+++.(1)若t T ∈,而{}12T = ,,时,()0X m t =,()X R τ只与τ有关,二者均与t 无关,因此,(){}12X t t = ,,,是平稳过程。
(2)若t T ∈,而[)0T =+∞,时,()X m t 可能取到不是常数的值,所取到的值与t 有关,()X R τ取到的值也与t 有关,因此,(){}0X t t ≥,不是平稳过程。
3. 设随机过程()()0cos X t A t ωΦ=+,t -∞<<+∞其中0ω是常数,A 和Φ是独立随机变量。