Brown运动

随机过程如果满足:

  1. 有平稳独立增量;

  2. 对 每 个, 服从正态分布;

则称​为Brown运动,也称为Wiener过程.

等价定义如下:

  1. (正态增量)
  2. (独立增量)独立于过程的过去状态,
  3. (路径的连续性)​的连续函数.

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Property

  1. Brown运动是Gauss过程,
  2. Brown运动具有Markov性;

Mark

如果,我们称之为标准Brown运动。如果,则可考虑​,它是标准Brown运动. 故不失一般性,可以只考虑标准Brown运动的情形。

等价定义并没有假定,因此我们称之为始于的Brown运动,所以有时为了强调起始点,也记为 ;

有限维分布

对于Brown运动,以及,有如下联合分布函数

的联合概率密度为

路径性质

对于Brown运动的一条样本路径, 几乎有如下性质:对区间遍取分割,且其模, 满足当极限的意义是依均方收敛;

  1. 的连续函数;

  2. 在任意区间(无论区间多么小)上都不是单调的;

  3. 在任意点都不是可微的;

  4. 在任意区间(无论区间多么小)上都是无限变差的

  5. 对任意上的二次变差等于

记Brown运动首次击中的时刻,即

, 由 全 概 率公式

,则中的某个时刻击中,由对称性得

d15655a26aba7bf052fd31a4499bc41

再由连续性可知,不可能还未击中就大于,

由此可见

性质称为Brown运动的常返性。

根据式(3),的分布函数和概率密度函数如下:

期望如下:

虽然几乎必然是有限的,但有无穷的期望.直观地看,就是Brown运动以概率1会击中,但它的平均时间是无穷的。

Brown运动的最大值变量

对Brown运动中在达到的最大值

其分布对

而对于Brown运动在中达到的最小值, 当时 , 有

Brown 运动的反正弦律

为始于的Brown运动,则中至少有一个零点的概率为

只需要知道Brown运动的最小值分布即可;

在区间中至少有一个零点的概率为

那么没有零点的概率为

证明:

取时刻之前的最后一个零点 \zeta_{t} = \sup{s\leq t,B(s)=0} 时刻之后的第一个零点\beta_{t} = \inf{s\geq t,B(s)=0}

由反正弦律有

Brown桥

是Brown运动.令

则称随机过程为Brown桥。

Property

  1. Brown桥也是Gauss过程

有吸收值的Brown运动

为Brown运动首次击中的时刻,

是击中后,永远停留在那里的Brown运动。

离散部分的分布为

连续部分的分布:对

在原点反射的Brown运动

,则称随机过程为在原点反射的Brown运动.它的概率分布为

几何Brown运动

定 义 的 随 机 过 程 称 为 几 何 Brown运动。

由于Brown运动的矩母函数为,所以几何Brown运动的均值函数与方差函数分别为

在金融市场中,人们经常假定股票的价格按照几何Brown运动变化。

有漂移的Brown运动

是 标 准 Brown运 动 , 我 们 称 为 有 漂 移的Brown运动;

其中常数称为漂移系数。容易看出,有漂移的 Brown运 动 是 一 个 以 速 率漂移开去的过程;

对任意常数,记 为过程在击中之前击中的概率,有