Кездейсоқ кезулердің нақты түрінің математикалық моделі



Кіріспе ... ... ... ... ... 5
1 R^1кеңістігіндегі кездейсоқ кезу
1.1 Негізгі ұғымдар мен белгілері ... ... ... 7
1.2 Қосалқылылық. Кездейсоқ кезулердің типтері ... ... ... ... ... ... ... ... 11
1.3 Баспалдақты биіктіктер үлестірімі. Винер . Хопф факторизациясы. Винер . Хопф интегралдық теңдеуі ... ... ... ... ... 16
1.4 Мысалдар ... ... ... ... 24
1.5 Қолданыстары ... ... 30
1.6 Бір комбинаторлық лемма ... ... ... .. 33
1.7 Баспалдақты мезеттердің үлестірімі... 35
1.8 Арксинус заңдылығы ... ... ... ... ... ... . 39
2 Кездейсоқ кезулерде Фурье әдісін қолдану
2.1 Негізгі тепе . теңдік ... ... ... ... ... 49
2.2 Ақырлы интервалдар. Вальдовстік аппросимация ... ... ... ... ... ... . 52
2.3 Нәтижелерді талқылау. Қолданылуы ... ... ... 55
2.4 Айқындау ... ... ... ... 58
2.5 Нөлге оралу ... ... ... ... ... ... ... ... 60
2.6 Қайтымдылық критериилері ... ... ... ... 61
Қорытынды ... ... ... 65
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі ... ... 68
Бұл жұмыста «баспалдақты» шамаларды жүйелі қолдану мен комбинаториялық тәсілдерге күш сала отырып, кездейсоқ кезудің есептері қарастырылады. Біз негізінен екі маңызды сұрақпен шектелеміз. Біріншіден, тиын лақтыруға қатысты қызықты нәтижелер жалпы жағдайға көшірілетіндігі және негізінен осы кезде дәл сондай тәсілдер қолданылатындығы көрсетілетін болады. Екінші сұрақ, бірінші уақытылы өту мен құлдыраудың есептерімен байланысты. Қазіргі кезде мұндай тақырыптарды белгілі Винер-Хопфтың теориясымен байланыстыру танымал болуда. Бірақ бұл байланыстар әдетте бейнеленгеніндей, бір- бірімен қатты тығыз емес. Бұл туралы (1.3) тарауында талқыланатын болады.
Спарде-Андерсен ашқан флуктуация теориясындағы қуатты комбинаторлы тәсілдер барлық кездейсоқ кезулер теориясын жаңа қырынан көрсетті. Содан бері кездейсоқ кезулер мен кезектер теориясы арасында тығыз байланыстың кенеттен ашылуының қарқынды түрде дамуы ескерілді
1. Хобби, Пайк (Hobby C., Pykc R.), Combinatorial results in multidimensional fluctuation theory, Ann.Math.Statist., 34 (1963), 402 – 404.
2. Феллер В. Введение в теорию вероятностей и ее приложения. В 2 – х томах. Т.2. – М.: Мир, 1984. – 765 с.
3. Спицер (Spitzer F.), The Wiener – Hopf equation whose kernel is a probability density, Duke Matlo.J., 24 (1957), 327 – 343.
4. Беляев Ю.К., Лумельский Я.П. Оценивание полиномов на основе ограниченных планов в схемах случайных блужданий. – Изв.АН СССР.Техн.кибернетика, 1979, №1, 61 – 67.
5. Крамер (Cramer H.), On some questions connected with mathematical risk, - Univ.Calif.Publications in Statistics, vol.h, №5 (1954), 99 – 125.
6. Пайк (Pykc R.), The supremum and infimum of the Poisson process, Ann.Math.Statistics, 30 (1959), 568 – 576.
7. Гнеденко Б.В., Колмогоров А.Н. Предельные распределения для сумм независимых случайных величин. – М.: Гостехиздат, 1949.
8. Дуб Дис. Вероятностные процессы. – М.: ИЛ, 1965.
9. Бартон. Маллоус (Barton D.E., Mallows C.W.), Some aspects of the random sequence, Ann.Math.Statist., 36 (1965), 236 – 260.
10. Интрилигатор М. Математические методы оптимизации и экономическая теория. – М.: Прогресс, 1975.
11. Ито К., Маккин Х. Диффузионные процессы и их траектории. – М.: Мир, 1968.
12. Колмогоров А.Н. Основные понятия теории вероятностей, 2 – е изд., - М.: Наука, 1947.
13. Крамер Г. Случайные величины и распределение вероятностей. – М.: ИЛ, 1947.
14. Лаврентьев М.А., Шабат Б.В. Методы теории функций комплексного переменного. – М.: Физматгиз, 1965.
15. Леви (Levy P.), Sur certains processus stochastiques homeqenes, Composita Math., 7 (1939), 283 – 339.
16. Лоев М. Теория вероятностей. – М.: ИЛ, 1962.
17. Неве Ж. Математические основы теории вероятностей. – М.: Мир, 1969.
18. Самуэльсон П. Экономика. – М.: ННО Алгон, ВНИИСИ, 1992.
19. Спицер Ф (Spitzer F.), Принципы случайного блуждания. – М.: Мир, 1969.
20. Хилле Э., Филлипс Р. Функциональный анализ и полугруппы. – М.: 1962.
21. Эрдёш, Кац (Erdös P., Kac M.), On the number of positive sums of independent random variables, Buel.Amer.Math.Soc., 53 (1947), 1011 – 1020.

Мазмұны

Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
5
1
R1кеңістігіндегі кездейсоқ кезу

1.1
Негізгі ұғымдар мен белгілері ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... .
7
1.2
Қосалқылылық. Кездейсоқ кезулердің типтері ... ... ... ... ... ... ... ...
11
1.3
Баспалдақты биіктіктер үлестірімі. Винер - Хопф факторизациясы. Винер - Хопф интегралдық теңдеуі ... ... ... ... ...
16
1.4
Мысалдар ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
24
1.5
Қолданыстары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
30
1.6
Бір комбинаторлық лемма ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ...
33
1.7
Баспалдақты мезеттердің үлестірімі ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ...
35
1.8
Арксинус заңдылығы ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
39
2
Кездейсоқ кезулерде Фурье әдісін қолдану

2.1
Негізгі тепе - теңдік ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
49
2.2
Ақырлы интервалдар. Вальдовстік аппросимация ... ... ... ... ... ... ..
52
2.3
Нәтижелерді талқылау. Қолданылуы ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ...
55
2.4
Айқындау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
58
2.5
Нөлге оралу ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
60
2.6
Қайтымдылық критериилері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
61

Қорытынды ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
65

Пайдаланылған әдебиеттер тізімі ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ...
68

Кіріспе

Бұл жұмыста баспалдақты шамаларды жүйелі қолдану мен комбинаториялық тәсілдерге күш сала отырып, кездейсоқ кезудің есептері қарастырылады. Біз негізінен екі маңызды сұрақпен шектелеміз. Біріншіден, тиын лақтыруға қатысты қызықты нәтижелер жалпы жағдайға көшірілетіндігі және негізінен осы кезде дәл сондай тәсілдер қолданылатындығы көрсетілетін болады. Екінші сұрақ, бірінші уақытылы өту мен құлдыраудың есептерімен байланысты. Қазіргі кезде мұндай тақырыптарды белгілі Винер-Хопфтың теориясымен байланыстыру танымал болуда. Бірақ бұл байланыстар әдетте бейнеленгеніндей, бір- бірімен қатты тығыз емес. Бұл туралы (1.3) тарауында талқыланатын болады.
Спарде-Андерсен ашқан флуктуация теориясындағы қуатты комбинаторлы тәсілдер барлық кездейсоқ кезулер теориясын жаңа қырынан көрсетті. Содан бері кездейсоқ кезулер мен кезектер теориясы арасында тығыз байланыстың кенеттен ашылуының қарқынды түрде дамуы ескерілді.
Дипломдық жұмыстың өзектілігі: Біздің жұмысымыздың тақырыбы бүкіл әлемде белсенді қарастырылып жатқан есептер мен өзекті мәселелердің бірі болып табылатын кездейсоқ кезу ұғымымен байланысты. Ықтималдық теориясы, физика, социология, медицина сонымен қатар популяциялық генетиканың көптеген мәселелері, шешімінде кездейсоқ кезулердің нақты типтерінің математикалық моделін құратын есептерге алып келеді. Біздің жұмысымыздың мәселелеріне елеулі еңбек сіңірген Д.Е. Бартон, Ф. Спицер, К. Ито, Г. Крамер, Б.В. Гнеденко және тағы басқа көптеген ғалымдардың есімдерін атап өтсек жеткілікті. Олай болса жұмысымыздың өзектілігі айқын.
Мақсаты: Көрсетілген процесстер моделінің қасиеттерін құру және зерттеу.
Міндеті: Кездейсоқ кезулердің нақты түрінің математикалық моделін құру.
Зерттеу нысаны: Кездейсоқ оқиғалар.
Зерттеу пәні: Сан түзуіндегі кездейсоқ кезу.
Идеал тиын лақтыру ойыны қазіргі күнде, өзінің көрнекілігімен көзге түсетін және жалпылау үшін жақсы ыңғайланған кездейсоқ кезудің көмегімен суреттеледі. Белгілі болғандай, егер жолы тиын лақтыру қатарының нәтижесі ретінде қарастырсақ, онда дербес қосындылары пайда мәндерінің қатарын білдіреді. Геометриялық тұрғысынан қарастыру үшін, тиын лақтыру бірдей уақыт интервалынан соң орындалады деп болжау ыңғайлы, сондықтан - ші тәжірибе уақыт мезетінде жүзеге асады. тізбектелген дербес қосындылары вертикальды осінің нүктелері арқылы өрнектелетін болады; олар кездейсоқ кезу жасайтын бөлшектердің күйі деп аталады. Бөлшек бірлік қадаммен түзу бойында жоғары немесе төмен қозғалатынын ескереміз. Жол осындай қозғалыстың графигін білдіреді.
ұзындығының әрбір жолын кейбір кездейсоқ кезудің нәтижесі сияқты интерпритациялауға болады; осындай жолдардың бар, және біз ықтималдығын әрқайсысына тіркейміз. (Әрине, басқа да ықтималдың үлестірілімдері бар. Ол үшін қарастырып отырған кездейсоқ кезуді басқаларынан айыру үшін оны симметриялы деп атаймыз.)
Біз ондағы ықтималдық пен қарапайым оқиғалар кеңістігінің анықтамасын қорытамыз, бірақ олардың санынан тәуелділігі алаңдатады. Алдымен оның мәнін табу үшін, жолдың нүктесі арқылы өтетін оқиғасын қарастырамыз. Алғашқы екі қадамы оң болу қажет, және сондықтан осындай жолдары бар екені шығады. Күтілгендей, бұл оқиғаның ықтималдығы мәнінен тәуелсіз тең. Кез келген үшін жалпы жағдайда алғашқы қадамы бекітілген күйімен жолдары бар болады. Бұдан шығатыны, алғашқы қадамдарымен анықталған оқиғалар - дан тәуелсіз ықтималдыққа ие болатындығы шығады. Сондықтан практикада санының маңызы жоқ, егер ол жеткілікті үлкен болса. Басқаша айтқанда, кез келген ұзындықты жол өте ұзақ жолдың бастапқы бөлігі сияқты қарастырылуы мүмкін және сондықтан соңғы жолдың ұзындығын анықтау қажет емес. Интуитивті және формальды көзқарас тұрғысынан тәжірибенің шектеусіз тізбегін қарастырған ыңғайлы, бірақ бұл қарапайым оқиғалардың саналымсыз кеңістіктерді қолдануға алып келер еді. Сондықтан әрі қарай қарапайым оқиғалар кеңістігін құраушы жолдардың ұзындығы біздің формулаларымызда кездесетін қадамдардың санынан көп деп есептейтін боламыз. Бұған қоса, біз өзімізге - ның бар екенін ұмытуға мүмкіндік береміз.
Біздің дипломдық жұмысымыздың тақырыбы бойынша берілген әдебиеттер тізімі өте ауқымды және кейде ол оқырманды шатастыруы мүмкін. Біздің ұсынып отырған теориямыздың қарапайымдылығы соншалық, бұған дейінгі олардың шынайы табиғи түсініктерін шешу қаншалықты қиын жұмыс болғанын ешкім ешқашан күдіктенуі мүмкін емес. Мысалы, бұрынғы терең әдістермен, кейде үлкен тапқырлықпен алынған қарапайым асимптотикалық бағалаулардың нәтижелері [1, (1.5)] практикалық тұрғыда көптеген қызықты нәтижелермен қамтылады.
(1.6 - 1.8) тараулары жұмысымыздың бірінші бөлігінен тәуелсіз дерлік. Біздің мазмұндауымыз біржақты және кездейсоқ кезулер теориясының бірқатар қызықты аспесктілерін шетте қалдырғанымызды атап көрсету қажет емес шығар. (Потенциялдар теориясы немесе группалар теориясымен байланыстылары сияқты) [1, 402 - б].
◄ белгісі дәлелдеудің аяқталғанын немесе мысалдың соңын білдіреді.
Диплом жұмысының құрылым: Диплом жұмысы кіріспеден, 2 бөлімнен, қорытынды мен пайдаланылған әдебиеттер тізімінен тұрады.

1 кеңістігіндегі кездейсоқ кезу

1.1 Негізгі ұғымдар мен белгілері

Бұл жұмыста барлық жерде ол ешбір жартылай осьте шоғырланбаған бірдей үлестірілген тәуелсіз кездейсоқ шамалардың мағынасы болады. (егер немесе болғанда, қалпына келтіру теориясымен қамтылады). үлестірілімі арқылы жасалған кездейсоқ кезу - кездейсоқ шамалардың тізбегі

. (1.1.1)

Кейде біз берілген тізбегінің кесіндісін қарастырамыз. Оның дербес қосындылары кездейсоқ кезудің кесінділері деп аталатын болады. Көрсеткіштер көбіне уақытша параметрлердің мәні ретінде қарастырылады. Осылайша, мезеті барлық кездейсоқ кезуді өткен кесінді және қалған кесінді деп бөледі. болғандықтан, кездейсоқ кезу 0 де басталады. тізбегінің барлық мүшесіне тұрақты қоса отырып, нүктесінен басталатын кездейсоқ кезуді аламыз. Осылайша, - үлестірімі арқылы жасалған және - нен басталатын кездейсоқ кезу.
Әдебиетте бірнеше мәрте сәйкесінше және ықтималдықтарымен +1 және - 1 мәндерін қабылдайтын кездейсоқ кезулер қарастырылады. Мұндай кезулер кезінде әрбір келесі рекордты мән алдыңғыдан +1 ге артып отырады және тізбектелген баспалдақты нүктелер өз алдына қарапайым 1,2,... арқылы бірінші уақытылы өтуді білдіреді. Біз қабылдаған терминологияда баспалдақты биіктік алдын ала белгілі болатынын, тек онда тізбекті баспалдақты нүктелер арасындағы күтілген уақытты оқытуды талап етеді деп айта аламыз. Олар +1 арқылы өтетін бірінші уақытылы өтудің үлестірілімдері сияқты тәуелсіз кездейсоқ шамалар болып табылады. Жасаушы функция мынадай түрге ие:

, (1.1.2)

мұндағы, - оң түбірді білдіреді. болғанда, бірінші уақытылы өту меншіксіз кездейсоқ шамалар болады. Өйткені ықтималдығы оң мән қабылдауы мүмкін; - ға тең.
Бір рекордтық мән жаңа рекордтық мәнді қабылдамас бұрын бірнеше рет қайталануы мүмкін. Бұндай салыстырмалы максимум нүктелері әлсіз баспалдақты нүктелер деп аталады. (бірінші әлсіз баспалдақты нүкте Бернулли қарапайым кездейсоқ кезуінде нүктесі болады).
Осындай ескертулерден кейін формальды түрде баспалдақты шамаларды енгіземіз. Анықтама теңсіздіктерге негізделген, сондықтан төрт мүмкіндікке сәйкес баспалдақты шамалардың төрт түрі бар, яғни . Бұл түсінікті терминдермен өрнектелетін қос жіктеуге келтіріледі: өспелі және кемімелі (егер нүкте жайында айтылған жағдайда, біз жоғарғы және төменгі терминдерін пайдаланамыз), қатаң және әлсіз. Қосу және азайту, максимум және минимум секілді өспелі және кемімелі шамалар да симметриялы байланысты. Бірақ қатаң және әлсіз шамалар арасындағы айырмашылық анықтамалар мен белгілерде қиындық тудырады. Бұдан шығудың ең оңай жолы тек үздіксіз үлестірімін қарастыру болып табылады. Өйткені, осы жағдайда ғана қатаң және әлсіз шамалар бір ықтималдығымен бір - біріне тең. Әуелі дәл осы жолды таңдауға болады және қатаң мен әлсіз баспалдақты шамалар арасында айырмашылық жасамауға болады, бірақ мұндай айырмашылықтар бір жағынан жалпы теорияда және басқа жағынан тиын лақтыру ойыны сияқты мысалдарда да шарасыз.
Қажетті ұғымдар мен келісімдерді енгізу үшін, алдымен өспелі қатаң баспалдақты шамаларды қарастырайық. Сосын біз әлсіз баспалдақты шамалар теориясы қатаң баспалдақты шамалар теориясының қарапайым салдыры екенін көрсетеміз. Кемімелі баспалдақты шамалар жеке теорияны қажет етпейді. Осылайша, біз заңды түрде, өспелі қатаң баспалдақты шамаларды қарастыра аламыз, және шатасу қауіпі болмаған жағдайда өспелі және қатаң атауларын пайдаланбауға болады.
Өспелі қатаң баспалдақты шамалар. (ноль қабылданбайды) үшін нүктелерінің тізбегін қарастырайық. алғашқы қатаң жоғарғы баспалдақты нүктесі - бұл болатындай, көрсетілген тізбектің алғашқы мүшесі. Басқаша айтқанда, - төмендегі арақатынастармен анықталатын, оң (ашық) жарты осіне өткендегі бірінші мезет.

, (1.1.3)

ал . биіктігі бірінші баспалдақты мезет деп аталады, ал бірінші баспалдақты биіктік. Егер (1.1.3) формуласында ешбір оқиға басталмаса, онда бұл кездейсоқ шамалар анықталмаған болып қалады. Сондықтан екеуіде меншіксіз болуы мүмкін.
ортақ үлестірімі үшін біз

(1.1.4)

белгілеуін аламыз. Онда маргиналдық үлестірім
(1.1.5)

(1.1.6)

теңдеулерімен беріледі. Екі кездейсоқ шамада ақауы бірдей болады, дәлірек айтсақ .
Бірінші баспалдақты мезеттен кейінгі кездейсоқ кезудің кесіндісі барлық кездейсоқ кезудің дәл ықтималды көшірмесі болып табылады. Оның бірінші баспалдақты нүктесі барлық кездейсоқ кезудің екінші баспалдақты нүктесі болып табылады және

(1.1.7)

өрнегіндей қасиетке ие болады. Біз оны енді солай атаймыз, яғни кездейсоқ кезудің екінші баспалдақты нүктесі деп. Ол түрде болады. Мұндағы, және жұптары тәуелсіз және бірдей үлестірілген. Аналогты түрде біз кездейсоқ кезудің үшінші, төртінші және тағы басқа баспалдақ нүктелерін анықтай аламыз. Осылайша, егер ол (1.1.7) қатынасын қанағаттандырса, нүктесі жоғарғы баспалдақты нүкте болып табылады. нөмірлі баспалдақты нүкте (егер ол бар болса) түріне ие болады, мұндағы жұптары өзара тәуелсіз және (1.1.4) - пен бірдей үлестірімге ие.
Белгілерді үнемдеу үшін біз және қосындысы үшін ешқандай жаңа әріп енгізбейміз. Олар және қалпына келтірулер аралығымен екі қалпына келтіру процесін құрайды. (Үзілгендер болуы мүмкін). Кездейсоқ кезуде тек уақыттың рөлін атқарады. Айта кететіні, баспалдақты нүктелердің өзі екі өлшемді процессті қалпына келтіруді құрайды.
Баспалдақты биіктіктің орта санын анықтайтын өлшемін

(1.1.8)

деп белгілейік (мұндағы ). теңдеуімен берілетін сәйкес меншіксіз үлестірім функциясы болғанда 0-ге тең, ал оң үшін функциясы полюсінде баспалдақты нүктелердің орта санының қосуы бірге тең (уақыт шектелмейді). Біз білетіндей, барлық үшін және меншіксіз баспалдақты шамалар жағдайында

. (1.1.9)

Ақырында, нөлдегі бірлік масса мен атомдық үлестірім үшін белгілеуін енгіземіз; осылайша, кез келген интервалы үшін

, егер болса, олай болмаған жағдайда . (1.1.10)

Өспелі әлсіз баспалдақты шамалар. нүктесі әлсіз (жоғарғы) баспалдақты нүкте болады сонда тек қана сол жағдайда ғана, егер болса (). Қатаң және әлсіз баспалдақты шамаларды қатар оқитын боламыз және біз жүйелі түрде сол әріптердің жоғарынан сызық салу арқылы әлсіз шамаларды белгілейміз. Сонымен - , бірақ болатындай - нің ең кіші индексі. Басында айтылғандай, егер үлестірімі үздіксіз болса, онда қатаң және әлсіз шамаларды ажыратуды қажет етпейді. Жалпы жағдайда әлсіз баспалдақты биіктіктің үлестірімін үлестірім терминдерімен оңай көрсетуге болады. Бұл бізге (1.1.6)-да анықталған бір үлестіріммен шектелуге мүмкіндік береді.
Бірінші әлсіз баспалдақты нүкте бірінші қатаң баспалдақты нүктеге ұқсас, тек теріс мән арқылы өткендегі кездейсоқ кезудің нолге оралғандағы жағдайынан басқа; бұл жағдайда , және біз оны . Осылайша,

. (1.1.11)

(Егер болса, бұл оқиға орындалуы мүмкін емес. Демек, ). ықтималдығымен бірінші қатаң баспалдақты нүкте бірінші әлсіз баспалдақты нүктемен сәйкес келеді. Демек,

. (1.1.12)

Басқаша айтқанда, бірінші әлсіз баспалдақты биіктіктің үлестірімі, үлестірімі мен нольде шоғырланған атомдық үлестірімінің қоспасы болады.
Мысал. Бернуллидің кездейсоқ кезуінде бірінші әлсіз баспалдақты биіктік 1-ге тең сонда тек қана сонда, егер бірінші қадам +1 нүктесіне келгенде. Егер бірінші қадам - 1 нүктесіне келсе, онда 0-ге қайтып келу (шартты) ықтималдығы 1-ге тең, егер болса, қарсы жағдайда тең. Бірінші жағдайда , екіншісінде . Мүмкін баспалдақты биіктіктер 1-ге және 0-ге тең, және олардың ықтималдығы және болады (). Онда болғанда екі ықтимал да - ға тең. Соңғы жағдайда баспалдақты ықтимал тәуелсіз кездейсоқ шама болады. ◄
-не бірінші түсуіне дейінгі кездейсоқ кезудің рет нольге оралу ықтималдығы тең. Осындай оралулардың математикалық күтім саны - ге тең. Бұл шама бізге әрбір баспалдақты биіктіктің күтілген еселігін береді (яғни оның келесі баспалдақты биіктіктің пайда болатын саны). Демек,

. (1.1.13)

Осы арақатынастың қарапайымдылығы анық үлестірімін қолданбауға мүмкіндік береді.
Кемімелі баспалдақты шамалар. Қатаң және әлсіз кемімелі баспалдақты шамалар симметриялы түрде анықталады, яғни белгісін белгісіне ауыстыру арқылы. Арнайы белгілеулерді қажет ететін жағдайда біз кемімелі шамаларды жоғары азайту индексімен белгілейтін боламыз. Сонымен, бірінші қатаң төменгі баспалдақты нүктес болады және т.с.с.

(1.1.14)

болғандақтан, және ықтималдықтары өзара тең болады. Осыдан, кемімелі баспалдақты шамалар үшін (1.1.12) және (1.1.13) формулалары шамасына тәуелді.

1.2 Қосалқылық. Кездейсоқ кезулердің типтері

Тиынды лақтыру кезінде туындайтын флуктуацияның қызықты қасиеттерін тағайындаған болатынбыз. Есептеу барысында, теріс бағытта алынған шамаларына негізделген қарапайым комбинаторикалық тұжырымдар қолданылды. Енді дәл осы тәсіл арқылы өте маңызды және жалпыланған нәтижелерге келе аламыз.
n мәнін бекітіп алып, теңдіктері арқылы жаңа n кездейсоқ шамаларын еңгіземіз. Сәйкес дербес қосындылар мына түрде , мұндағы . Ал және шамаларының ортақ үлестірімдері бір-біріне сәйкес. Сондықтан да кескіндеуі, шамасымен байланысқан кез келген А оқиғасын бірдей ықтималдықты оқиғасына кескіндейді. Осы түрдегі кескіндеуді көз алдымызға елестету қиын емес, өйткені және тізбектерінің графигі бір-бірінен тек 180º градусқа бұрыла жалғасып отырады.
Мысал. а) оқиғасына оқиғасы қосалқы болады. Бұл (1.1.14) қатынасының ақиқат екенін көрсетеді. Енді біз жоғарыда аталған көшу процедурасын (әрекетін), қатаң жоғарғы баспалдақтық нүктені анықтайтын оқиғасына қолданамыз. Қосалқы оқиғалар теңсіздіктері арқылы айқындалады. Бірақ, оқиғасы оқиғасына сәйкес келеді. Осылайша, әрбір ақырлы интервалы үшін

және =

= және . (1.2.1)

Бұл теңдіктің сол жағы - интервалына тиісті абсциссасы мен ординатасы бар болатын баспалдақтық нүктесінің табылу ықтималдығына тең. Ал оң жағы - n мезетінде интервалына дәл тию ықтималдығына тең, және де n мезетіне дейін тұйық жартытүзуіне ешбір кіріс болмайды деп қабылдаймыз. (1.2.1) теңдігін қосындылай отырып, нәтижелерін саралаймыз. ψ шамасының (1.1.8) анықтамасына сәйкес теңдіктің сол жағы тең болады. Оң жағынан интервалына бірінші рет дәл тигенге дейінгі, аралығына тию сандарының математикалық күтімін аламыз. Бұл шама ақырлы, өйткені . Осылайша, біз келесі лемманы тағайындадық.
Қосалқылық туралы лемма. ψ шамасының екі түсіндірмесі бар. Әрбір ақырлы интервалы үшін
а) - аралығындағы баспалдақтық нүктелер санының математикалық күтімі.
б) - болатындай дәл тию санының математикалық күтімі.
Басқа жағдайларда, дәлелдеуі терең мағыналы аналитикалық есептеулерді қажет ететін теоремаларды, осы қарапайым лемма көмегімен элементар әдіс арқылы дәлелдеуге мүмкіндік туындады. Лемманың аналитикалық құрылымы айтарлықтай күрделі емес, дегенмен оның тікелей салдарлары таңқаларлықтай нәтижелерге жетелейді.
Мысал. б) Қарапайым кездейсоқ кезу. (1.1) мысалында сипатталған кездейсоқ кезуінде, ординатасы k болатын баспалдақтық нүкте сонда тек сонда ғана бар болады, егер кейбір n үшін оқиғасы орындалады (бұл оқиғаның ықтималдығы болғанда 1-ге және болғанда тең). Қосалқылық леммасы бойынша, оның мағынасы мынадай: Симметриялы кездейсоқ кезуде, бірінші нөлге қайта айналу процессіне дейінгі күйіне дәл тигізу санының математикалақ күтімі барлық k-лар үшін 1-ге тең болады. Бұл нәтиженің кереметілігі қаншалықты екенін, тиын лақтыру логикалық ойынының терминологиясына пайдаланғаннан соң ұғынуға болады. Біздің тұжырымдауымыз бойынша - нөлдік деңгейге бірінші рет айналғанға дейін Петрдің орташа жинақтық ұтысы ең болмағанда k -ның кез келген бір мәнін қабылдар еді. Көп жағдайларда мұндай тұжырым күмән тудырады, дегенмен математикалық есептеу жүргізу арқылы оны тексеріп, көз жеткізуге болады. (Бірінші нөлге қайта айналу уақытының математикалық күтімі туралы осыған дейін жасаған қорытындымыз, енді k бойынша қосынды болып табылады)
Бернуллидің симметриялы кездейсоқ кезуінде (тиын лақтыру) әрбір +-1 мәндері бірлік ықтималдықпен анықталған, бірақ осы оқиғалардың әрқайсысы үшін күту уақытының математикалық күтімі ақырсыз болады. Келесі теоремада - бұл қасиеттің тек тиын лақтыру ойынындағы ерекшелік емес екендігі көрсетіледі, яғни оң және теріс мәндері бірлік ықтималдылықпен анықталатын барлық кездейсоқ кезулер үшін осыған ұқсас тұжырым орынды.
Теорема 1. Кездейсоқ кезудің тек екі типі (түрі) бар:
(І) Тербелуші тип: қалыптастырудың өспелі және кемімелі процестері қайтымды; шамасы - infinity пен + infinity арасында ауытқиды, және де

, (1.2.2)

(ІІ) Шығымдық тип (айталық, - infinity-ке): қалыптастырудың өспелі процесі үзілісті; кемімелі процесс меншікті болып табылады; шамасы бірлік ықтималдықпен - infinity-ке ұмтылып, шектік максимумына жетеді; (1.2.5) және (1.2.7) қатынастары орындалады.
Дәлелдеуі. (1.2.1) тепе-теңдігі қатаң теңсіздіктерді ауыстырған кезде де орындалады. үшін мына өрнекті аламыз:

(1.2.3)

Теңдіктің сол жағы - мәнінің әлсіз жоғарғы баспалдақтық нүкте болуының ықтималдығы. Бұл ықтималдықтардың қосындысы , және де (1.1.13) теңдігіне сүйене отырып

(1.2.4)

аламыз.
Егер кемімелі баспалдақтық процесс меншіксіз болса, онда қатар мүшелері нөлге ұмтылмайды және қатар жинақсыз болады. Бұл жағдайда ; демек өспелі баспалдақтық процесс қайтымды деген сөз. Осылайша, біз интуитивті айқын факттың аналитикалық дәлелдемесін алдық: екі баспалдақтық процестердің, яғни өспелі де, кемімелі де процестер үзілісті болуы мүмкін емес.
Егер шамасы меншікті болса, онда (1.2.4) формуласы жағдайында (1.2.5)-ке түрленеді:

. (1.2.5)

Көріп отырғандай, орындалады сонда, тек сонда ғана егер болса, яғни өспелі баспалдақтық шамасы меншікті болмаған жағдайында. Демек, не осы шамалардың бірі меншіксіз болады, не (1.2.2) өрнегі орындалады.
Егер болса, онда қалыптастырудың өспелі процесі үзілісті. Бірлік ықтималдықпен ақырғы баспалдақтық нүктенің бар болатынын анықтай аламыз және мына максимум мәні шектелген:

(1.2.6)

n-ші баспалдақтық нүкте бар болсын делік, онда оның ақырғы болуының ықтималдығы тең. Сондықтан

. (1.2.7)

Келесі теоремаға көшпес бұрын мынадай белгілеулерді келісіп алайық, , егер сәйкес интеграл тек қана +infinity-те жинақсыз болса, және де , егер функция ( - infinity,0) аралығында интегралданса.
Теорема 2.
(І) Егер , онда мен - меншікті шамалар және .
(ІІ) Егер ақырлы әрі оң болса, онда мен меншікті шамаларның ақырлы математикалық күтімдері бар және

. (1.2.8)

Кездейсоқ кезу +infinity-ке бағытталады.
(ІІІ) Егер , онда және кездейсоқ кезу +infinity-ке бағытталады.
(IV) Қалған жағдайларда, не кездейсоқ кезу - infinity-ке бағыт алады (демек, мен шамалар меншіксіз), немесе .
Дәлелдеуі. Егер n саны k - сыншы баспалдақтық мезетпен сәйкес болса, онда келесі теңбе-теңдік орынды

. (1.2.9)

Енді қатаңданған үлкен сандар заңы жағдайында да қолданымды екенін ескере кетейік, оны мысалдар арқылы көруге болады.
(І) болсын. k --infinity ұмтылғанда, (1.2.9) өрнегінің сол жағы 0-ге бағытталады. Яғни, бөлшек бөлімі шексіздікке ұмтылады екен. Сондықтан, - меншікті шама және .
(ІІ) Егер болса, онда қатаңданған үлкен сандар заңы бойынша кездейсоқ кезу infinity-ке ұласады. (1.2.5) формуласын ескерсек, - меншіктішама және . Сондықтан (1.2.9) теңдігіндегі бөлшектің алымы мен бөлімі ақырлы шекке ұмтылады және теоремадан үлкен сандар заңына қайшы (1.2.8) өрнегі шығады.
(ІІІ) Егер , онда ұқсас тұжырымдар бойынша екенін көрсетуге болады.
(IV) Қалған жағдайларда, егер - меншікті шама және болса, онда кездейсоқ кезу - infinity-ке ұмтылатынын көрсете аламыз. Кездейсоқ кезудің келесі қадамын қарастырайық, болғанда

(1.2.10)

Егер - меншіксіз шама болса, онда кездейсоқ кезу - infinity-ке бағытталады. Ал егер ол меншікті болса, (1.2.10) өрнегінің сол жағындағы интеграл (0,infinity) облысы бойынша -ге тең. Егер , онда ақырлы немесе --ке тең. жағдайы жоғарыда талқыланды, ал (немесе -ке тең) болса, онда кездейсоқ кезу - infinity-ке бағыт алады.
(1.2.10) өрнегінен және үшін ұқсас теңсіздіктен мынадай тұжырым жасаймыз - егер мен шамалары меншікті және ақырлы математикалық күтімге ие болса, онда интегралданады және сәйкесінше тауып көрсете аламыз. болғанда баспалдақтық шамалардың бірі мешіксіз болуы керек.
Салдар. мен шамаларының екеуі де меншікті және ақырлы математикалық күтімдері бар болса, онда тең.
Керісінше бағыттағы тұжырым дұрыс болмайды. Дегенмен, және болса, онда мен шамалары ақырлы математикалық күтімге ие.

1.3 Баспалдақтық биіктіктер үлестірімі. Винер - Хопф факторизациясы. Винер - Хопф интегралдық теңдеуі

Н және баспалдақтық биіктіктер үлестірімін есептеу өте қиын мәселе секілді, бастапқа кезде бәрі де солай ойлаған. Дегенмен екіжақтылық туралы лемма қарапайым шешімге әкеледі. Негізгі ой мынада, айталық, аралығында бірінші уақытылы өтуді оның алдындағы кездейсоқ кезу кесіндісімен қарастыру керек. Содан соң, аралығына бірінші өту мезетінде үзілетін түрі өзгертілген кездейсоқ кезуін зерттеуге келеміз. Осы шектелген кездейсоқ кезудің n мезетіндегі күйін сипаттайтын, меншіксіз ықтималдықтар үлестірімін деп белгілейміз. Басқа сөзбен айтсақ, кез-келген І интервалы мен n=1,2,... үшін

(1.3.1)

болсын (осыдан тендігі шығатынын ескерте кетейік). Алдындағы секілді, бұл жерде де арқылы нөлге жинақталатын ықтималдықтар үлестірімін белгіленген. (1.2.1) формуласынан байқайтынымыз, -дегі баспалдақты биіктік болу ықтималдығы - шамасына тең. Барлық n - дер бойынща қосымшалап, мына түрге келтіреміз

, (1.3.2)

мұндағы ψ - (1.1.8) формуласында енгізілген қалыптастырушы функция. Яғни, ашық оң таңбалы жартыосьте орналасқан кез келген І интервалы үшін, шамасы ординаталары І - ге тиісті болатын баспалдақты нүктелер санының (қатаң жоғарғы) математикалық күтіміне тең. Теріс таңбалы жартыосьтің І интервалдарына мәнін қоямыз. Және де (1.3.2) қатары әрбір шектелген І интервалы үшін жинақталатынын ескере кеткеніміз жөн (бірақ болғанда жинақсыз болуы да мүмкін). Осы күтпеген нәтиже алдымыздағы теорияны әлдеқайда қарапайым етеді. [2, 468 - б]
аралығына бірінші уақытылы өтуді зерттеу - бәсең кемитін баспалдақты процесстерін, бірінші өту нүктелері және оның үлестірімдерін зерттеу. Оқуға түсінікті болуы үшін белгілеуін ρ деп ауыстырайық. аралығына бірінші уақытылы өту процессінің n мезетте және І интервалында өту ықтималдығын деп белгілейік, яғни n=1,2,... үшін

. (1.3.3)

Бұл жерден болатыны түсінікті, ал анықталмаған. Осыған қарап

(1.3.4)

қатары жинақталады және бірінші уақытылы өту нүктесінің, яғни, ) үлестірімін (меншіксіз болуы да мүмкін) анықтайды.
және үшін рекурентті қатынас орнату оңайға соғады. Шын мәнінде, шарты үшін оқиғасының шартты ықтималдығы , мұндағы - І аралығын - - ке жылжытқанда пайда болатын интервал. Осылайша,

, егер (1.3.5а)

, егер . (1.3.5б)

Шектелген І интервалдары үшін қатарының жинақты болуын екіжақтылық туралы лемма қамтамасыз етеді, ал қатары әрдайым санына жинақталады. Бұл қатарлардың қосындылары ψ және ρ шамалырына тең, және олар үшін мына өрнекті аламыз

, егер (1.3.6а)

, егер . (1.3.6б)

(1.3.6б) формуласында тек шектелген І интервалдары қарастырылады деп келісейік. ψ және ρ шамалары қатар түрінде берілген жағдайынан гөрі, (1.3.6) қатынасының тәжірибе жүзінде әлдеқайда пайдасы көп екенін көреміз. Кейбір жағдайларда интервалдың ψ және ρ функцияларын сәйкесінше

және

нүктелерінің функцияларымен ауыстыру ыңғайлы болады. (1.3.6а) формуласы мына қатынаспен бірдей болатыны анық

(1.3.7a)

(1.3.6б) өрнегінде болса, онда

.

(1.3.7а) теңдігін ескере отырып, (1.3.6б) өрнегінің төмендегі теңдікке эквивалентті болатынын көре аламыз

, . (1.3.7б)

Белгілеулерді оңайлату мақсатында мына орағытпа формуласын еңгізейік

, (1.3.8)

ψ функциясы аралығында жинақталатын болғандақтан мәні (1.3.6) теңдігіндегі екі интегралдың қосындысына тең және сондықтан ақырлы болады. ψ - дің нөлде бірлік атомы бар екенін есімізге түсіре отырып, (1.3.6) екі қатынасын бір орағытпа теңдеуімен байланыстырайық

. (1.3.9)

ρ және функциялары және аралықтарында сәйкесінше жинақты болғасын, (1.3.9) қатынасы (1.3.6) жұбына эквивалентті.
(1.3.9) формуласын ψ және ρ белгісіз шамаларын анықтайтын интегралдық теңдеу ретінде қарастырамыз. (1.3.9) - дан сан алуан маңызды теориялық қорытындыларға қол жеткізуге болады. Сол тектес теоремалардың ең кереметін мысал ретінде көрсетеміз, сонымен қатар оның келешекте қолданылмайтынын және негізгі мазмұндардан ерекше екенін атап кетейік.
Мысалдар. а) Винер - Хопф типті факторизация. (1.1.7) анықтамасынан ψ функциясының мынадай қалыптастыру теңдеуін қанағаттандыратыны шығады

. (1.3.10)

деп (1.3.9) орағытпасын қарастырайық. (1.3.10) қолдану арқылы мүшесін оңайлатуға болады. Яғни, осы теңдік арқылы (1.3.9) формуласын эквивалентті мына түрде де жазуға болады:

(1.3.11)

Шынымен де, (1.3.9) орағытпасын есептеу барысында мына өрнекке қол жеткіземіз

Осы қатынасты (1.3.9) теңдігінен азайтсақ (1.3.11)-ді аламыз. Және керісінше, құрамында Ψ бар (1.3.11) орағытпасын табу кезінде (1.3.9)-ға сәйкес келетін төмендегі өрнекті аламыз

.

(1.3.11) тепе-теңдігінің кереметтілігі мынада: және аралықтарында сәйкесінше жинақталатын Н және ρ екі ықтималдық үлестірім (меншіксіз болуы да мүмкін) терминдері арқылы кез-келген F функциясының сипаттамасын бере алады. Теңдеу кішігірім асимметрияға да ие, өйткені ашық интервалындағы бірінші өту нүктесінің үлестірімі Н, ал ρ - тұйық интервалындағы соған ұқсас үлестірім болып табылады. Осы екі ықтималдықтардың арасындағы қатынас (1.1.12) формуласына ұқсас түрде беріледі, яғни үшін екенін білеміз, мұндағы ζ мәні (1.1.11) өрнегі бойынша анықталады (егер теңдік белгісін қарама - қарсы таңбаға өзгертсек те, соңғы қатынас дұрыс болып қалады). Осы нәтижені (1.3.11) формуласына қойып, тривиалды түрлендірулер жасасақ

. (1.3.12)

Әрине егер F үлестірім функциясы үзіліссіз болса, онда (1.3.11) және (1.3.12) теңдіктері сәйкес.
Бұл формуланың бір - бірінен тәуелсіз, әртүрлі тәсілдер арқылы бірнеше нұсқаулары жарияланып ашылып, олардың барлығы да таңқаларлықтай әсер туғызды. Оның өзгертілген түрі,

келесісі үшін Фурье түрлендіру терминдерінде кездесетін теңбе-теңдік

,

мұндағы .
Винер - Хопф әдістерімен байланысулар (1.2.8) Вальд тепе-теңдігі (1.3.11)-дің қарапайым салдары болып табылады.
б) Әдетте Н және үшін айқын өрнектерді табу оңай шаруа емес. Есептеулері өте қарапайым болатын қызықты үлестірімді мынадай мысалда табамыз: көліктер ағымының қиылысуы. Көліктер бір қатарда бірқалыпты жылдамдықпен қозғалып келеді дейік, ал қиылыстарда тоғысу реті пуассандық процесінің таңдамасын құрайды (немесе қандай да бір басқа қалыптастыру процессі). Тротуарға таяп қалған жаяу жүргінші (немесе қиылысқа жеткен автокөлік) жолды кесіп өтуге қажетті келесі ξ уақыт мезетінде, бірде - бір көлік келіп жетпейтініне көзі жеткен соң, жолдан өте бастайды. Жолды кесіп өтуге қажетті уақытты W деп белгілейік, яғни тротуардағы (қиылыстағы) күту уақыты плюс ξ болады. W шамасының V үлестірім функциясы төмендегі теңдікті қанағаттандырады

Бұл жерде үшін, . Егер F - және аралықтарында сәйкесінше жинақталатын екі көрсеткіштік үлестірімдердің орағытпасы болса, онда оның тығыздығы мына түрде

болсын деп мәлімдейік, онда
Онда Н және үлестірімдерінің тығыздықтары және тең болады. Мұндағы мен (1.3.11) теңдеуі тривиалды түрде дұрыс.
Енді (1.3.9) теңдеуін ρ және ψ белгісіз шамаларына қатысты интегралдық теңдеу ретінде қарастырайық. Осы контекстте ρ мен ψ шамаларына тән міндетті қасиеттерді негізге ала отырып, бұл теңдеудің шешімі жалғыз екенін көрсетеміз. Ойымыз қысқа әрі жинақты болу үшін белгілеуді келісіп алайық, Егер де ρ - аралығында жинақты ықтималдық үлестірім (мүмкін, меншіксіз) болса, ал шамасы арлығында жинақты және кез-келген І интервалы үшін мәндері ақырлы болса (соңғы шарт қалыптастыру теоремаларынан шығады, өйткені ), онда жұбы ықтималдық мағынаға ие.
Теорема 3. (1.3.9) орағытпа теңдеуінің (немесе онымен теңқуатты (1.3.6) теңдеулер жұбының) ықтималдық мағынаға ие тек бір шешімі бар болады.
Теоремадан шығатын салдар бойынша, ρ дегеніміз аралығына бірінші өту нүктесінің және үлестірімі болып табылады, ал мұндағы Н - аралығына бірінші өту нүктесінің үлестірімі.
Дәлелдеуі. және - (1.3.6) шартын және теңсіздігін қанағаттандыратын теріс емес шамалар. (1.3.6б) формуласынан индукция әдісі бойынша кез-келген n үшін өрнегін аламыз. Сондықтан шешімі минималды, яғни нөлде бірлік атомға ие қандай да бір басқа шешімі үшін барлық интервалдарда орындалады. Демек, өлшем болып табылады. Бұл тұжырым, мәніне қатысты да дұрыс болатынын (1.3.6б) теңдеуінен көре аламыз. де, де (1.3.9) формуласын қанағаттандырады, ендеше

(1.3.13)

теңдігін аламыз. деп ауыстырсайық, ал мұндағы І - бекітілген ақырлы интервал. Екі жағдай орын алуы мүмкін. Егер ρ меншікті үлестірім болса, онда өрнегінен екендігі шығады, демек сәйкесінше . Онда z функциясы орағытпа теңдеуінің ақырлы шешімі болады екен және де бұл жағдайда индукция бойынша барлық n үшін аламыз

(1.3.14)

Енді, мәні теріс жартыосьте жататындай әрбір t үшін және тең. t - ның сондай мәндерінде, кейбір функциясының өсу нүктесі болатын әрбір у үшін теңдігі орынды екенін (1.3.14) формуласынан байқаймыз. Осындай у мәндерінің жиыны барлық жерде тығыз, ендеше z функциясы нөлге тепе-тең деген қорытындыға келеміз.
Меншіксіз ρ үлестірімі бойынша тек екені белгілі, олай болса (1.3.13) теңдігінен екендігі шығады. Бұл жағдайда (1.3.14) өрнегінде теңдік белгісі -ге ауыстырылған. Бірақ, олай болса кездейсоқ кезу шексіздікке ұмтыла бастайды, демек массасы да шексіздікке жуық үлкен мәнді санға ұмтылып жинақталады. Сонымен қатар, барлық үлкен у мәндері үшін болады, сондықтан да z функциясы нөлге тең болуға міндетті. Ендеше, жоғарыда жасалған тұжырымға сәйкес болады.
(1.3.9) интегралдық теңдеуі мен қарапайым Винер - Хопф теңдеуінің арасындағы байланысты жетік түсіндіру үшін, құрамында соңғы формула кездесетін ықтималдық есептен бастау керек.
Мысал. в) Минимум үлестірімі. Қарапайымдылық үшін F үлестірімінің f тығыздығы мен теріс математикалық күтімі бар деп болжайық. кездейсоқ кезуі - infinity ұмтылады және 1 ықтималдығымен төмендегі ақырғымәнді кездейсоқ шамасы анықталған болсын

(1.3.15)

Анықтама бойынша, оның аралығында жинақты болатын ықтималдық үлестірімін табайық. оқиғасы сонда, тек сонда ғана орындалады, егер және болса. у - ті барлық мүмкін мәндері бойынша қосындыласақ, аламыз

(1.3.16)

немесе дәл осы теңдік мына түрде

(1.3.17)

Шын мәнінде, (1.2.7) теңдігінен екені бізге белгілі. Ал ψ шамасы (1.3.7б) интегралдық теңдеуін қанағаттандыратынын көрдік, бұл теңдеудегі деп қабылдағанымыз жөн. Бөлік бойынша қарапайым интегралдау арқылы (1.3.7б) және (1.3.17) теңдіктерінің өзара тең екенін байқадық. ◄
Винер - Хопф теңдігінің стандарт түрі (1.3.17) формуласы. Біздің мысалда, осы теңдіктің ықтималдықтар теориясында да пайда болу мүкіндігінің жолы нұсқалады. Бірақ, Винер - Хопфтың жалпы теориясына сілтеме беру арқылы, біз жағдайымызды шиеленістіріп алуымыз мүмкін. Өйткені, біз тек оң таңбалы функциялар және шамалармен шектеліп отырмыз, ал бұл мәселенің мағынасын түбегейлі өзгертеді.
Винер мен Хопфтың (1.3.17) теңдеуінде пайдаланған шебер әдісі өзіне үлкен назар аудартты және де әртүрлі ықтималдық есептерді шешуге қолданымды әрі ыңғайлы болды, оған мысал құлдырау ықтималдықтарының асимптотикалық бағамдарын табу үшін Г.Крамердің қолдануы. Бұл әдіс ауқымды аналитикалық аппаратын қамтиды, сондықтан да біздің әдіс арқылы осы тектес бағалауларды табудың жеңілдігі соншалықты, ешкімді бей жай қалдырмайды. Бірақ мұндай жеңілдіктің терең мағынасы мен себебін түсіну қажет. (1.3.17) формуласы ең сәтті жағдайда, үшін (1.3.7) екі теңдіктерінің ішінен біреуін ғана сипаттайды немесе тіпті одан да аз. Зерттеу барысында (1.3.7) теңдеулер жұбына қарағанда, жеке дара алынған (1.3.17) теңдігін меңгеру қиынырақ болады. Мысалы, (1.3.17) формуласы үшін, тіпті ықтималдықтар үлестірімі класында да жалғыз болу теоремасы дұрыс емес. Винер - Хопф әдісінің негізгі идеясы - жалпы теорияда ешқандай мағынаға ие болмаған қосымша функцияны еңгізуінде. Осы тапқырлы әдіс шын мәнінде, (1.3.17) дара теңдігін (1.3.7)-ге тепе тең болатын теңдіктер жұбымен ауыстырады, бірақ осы тұста жалғыздық мағынасы жоғалып кетеді. Осыған дейін біз әрдайым кері бағытта қозғалып келдік - бір-бірімен тығыз байланысты екі ықтималдық үшін айқын рекурсивті қатынастардан бастап: аралығына бірінші уақытылы өтуді және осы өтуге дейінгі жарты түзуіндегі кездейсоқ кезуді зерттедік. Осылайша, белгілі қатынастарды қолдана отырып, (1.3.9) интегралдық теңдеуіне қол жеткізген едік. Осы тұста, ықтималдық шешімінің жалғыздығын дәлелдеу оңай болды. Жинақтылық дәлелдемесі, шешімдер қасиеттері, сондай-ақ М максимум үлестірімі мен ψ қалыптастыру шамасының арасындағы байланыс екі жақтылық туралы леммаға негізделген.
Екі жақтылық принципін негізге ала отырып, (1.3.17) Винер - Хопф теңдеуіне жуықтау мүмкіндігі Ф.Спицер еңбектерінде орын алған. Винер - Хопф теориясын ықтималдық есептермен байланыстырудың қарапайым әдістері үшін алғашқы қадам өрнегіне қатысты формулалар болып табылады (Фурье түрлендірулерін қамтитын формаларда). Қазіргі таңда Винер - Хопф әдісінің ықтималдық есептерге қолданылуы және комбинаторлық тәсілдер мүмкіндіктерін кеңейту мәселелеріне арналған ауқымды әдебиеттер қоры көп. Ол үшін негізгі қаруымыз Фурье анализі болып табылады. Әдебиеттердің қысқа әрі мазмұнды шолуын ұсыну мүмкін емес; оған себеп әдебиеттердің толықтай ретсіздігі және де көптеген басылымдардың методологиясы тарихи даму кездейсоқтығының әсерінде болуы [3, 327 - б].

1.4 Мысалдар

Жалпы жағдайдағы бірінші уақытылы өтуді үлестіруге арналған айқын формулаларға қол жеткізу оңай емес. Бағымызға орай, бұл ережелерден ерекшеленетін (а) мысалында талқыланған бірыңғай жағдайдың бар екенін ескеру керек. Бір қарағанда, осы мысалдағы F үлестірімін жасанды деп қабылдаймыз, дегенмен сондай түрдегі үлестірімдер көп жағдайда Пуассан процесстерімен, кезектер теориясымен, құлдырау есептерімен байланыса кездеседі. Біздің алған нәтижелеріміздің қарапайымдылығын көргеннен кейін, көптеген дербес жағдайларды зерттеу үшін бұрын соңды соншама тапқырлық пен аналитикалық шеберлік жұмсалғанына көзіміз жетеді.
(в) мысалында рационал туындатушы функциясы бар арифметикалық F үлестірімінің толық шешімін табу процессінің әрбір қадамы көрсетілген. Осы есептеулерде пайдаланған әдістерді рационалды Лаплас немесе Фурье түрлендірулеріне қолдануға болады. (б) мысалы тәуелсіз тұстары бар кейбір ортақ қатынастарға арналған.
Жоғарыда көрсетілген белгілеулерді сақтаймыз. Демек, және болғандағы бірінші өту нүктесінің сәйкесінше үлестірімдері H және ρ болады. (Басқаша айтқанда, H және ρ - баспалдақтық биіктіктің бірінші қатаң жоғарғы және әлсіз төменгі үлестірімдері болып табылады). Ал функциясы - H үлестіріміне сәйкес болатын қалыптастырушы функция. Біздің негізгі қаруымыз (1.3.7а) теңдеуі, бұл теңдеудегі тұжырым бойынша болғанда, бірінші уақытылы өту нүктесінің аралығындағы үлестірімі мына формуламен өрнектеледі

(1.4.1)

Мысалдар. а) Көрсеткіштік кемімелі ақырғы шеті бар үлестірімдер біз ойлағаннан да көбірек кездеседі. Сонымен, F мынадай тығыздыққа ие деп қарастырайық:

Бұл кездейсоқ кезудегі екі ақырғы шеттері де көрсеткіштік. Ендеше алдымен, F үлестірімінің сол жақ ақырғы шеті көрсеткіштік деп тұжырымдайық, яғни кезінде болсын дейік. ψ функциясы қандай түрде берілсе да, (1.4.1) теңдеуіне сүйене отырып, үшін болатынын көреміз, мұндағы С - кез-келген тұрақты. Осы жаңалықтан кейін жартыостердің рөлдерін ауыстырайық. Сәйкесінше, болғанда

(1.4.2)

түрінде жазамыз және де үшін ешқандай шектеу қоймаймыз. Өзімізге қажетсіз күрделі жағдайлар туындамасы үшін, алдымен F үлестірімінің μ ақырғы математикалық күтімі бар және F үзіліссіз деп қабылдаймыз. Жоғарыда айтылған ескертуден H баспалдақты биіктік үлестірімінің тығыздығы функциясына эквивалентті болатыны шығады. Енді екі жағдайды жеке дара қарастырайық.
(І) Егер болса, онда мәндерінде H - меншікті үлестірім болады

(1.4.3)

Соңғы теңдеу өренегінен және (1.3.10) қалыптастыру теңдеуінен тривиалды түрде туындайды. (1.4.1) формуласын қолдансақ

. (1.4.4)

Осылайша, бізге қажетті барлық ықтималдылықтар үшін айқын өрнектерге келдік. Оңай есептеуді жүзеге асырғаннан кейін төмендегідей мәнді аламыз:

(1.4.5)

Бұл (1.2.8) теңдеуінің дербес жағдайы, өйткені (1.2.5)-ті ескерсек болатыны анық.
(ІІ) Егер , онда (1.4.3) және (1.4.4) қатынастары бұрынғыша (1.3.9) интегралдық теңдеуінің шешімі бола алады, дегенмен (1.4.5) теңдеуіне қарап, бұл шешімнің мәндерінде ешқандай ықтималдық мағынаға ие болмайтынын көреміз. Дұрыс шешімді іздеп табу үшін мына жағдайды ескергеніміз жөн: H үлестірімінің тығыздығы түрінде болады, мұндағы , өйткені H үлестірімі меншіксіз. үшін болатынын есептеу қиындық соқтырмайды. шартынан χ белгісіз константасының мәні анықталады. Қалыпты есептеулерге жүгінсек χ тұрақты шамасы (1.4.6) тендеуінің жалғыз оң түбіріне сәйкес. Сол трансцендентті теңдеудің түбірін таба отырып, біз тағы да H, ρ және ψ үлестірімдерінің айқын өрнектерін аламыз.
Кездейсоқ кезуді туындататын шамалары бүтінсанды және F үлестірімінің геометриялық кемімелі оң жақ ақырғы шеті бар (яғни F бойынша бүтін санына барлық мәндерін сәйкестейді) болса да осы теория әркез қолданымды болатынына көз жеткізу оңай.
б) Түйіндес кездейсоқ кезулер. F үлестірімінің математикалық күтімі бар және төмендегі шарт орындалатындай санын тауып көрсетуге болады делік

(1.4.6)

γ - түзу бойындағы кез-келген шама болсын. Оны жаңадан қабылданғаншамасымен төмендегі өрнекті ескере отырып байланыстырайық

(1.4.7)

F үлестіріміне түйіндес болатын шамасы ықтималдықтардың меншікті үлестірімдерін сипаттайды. F және үлестірімдерінен туындайтын кездейсоқ кезулер бір-бірімен түйіндес деп айтайық. өзінің n-ретті орағытпасы -мен түйіндес екенін байқаймыз, ендеше белгілеуі ешқандай күдік тудырмайды. Сонымен қатар (1.3.5) рекурентті формуласына қарап, жаңа кездейсоқ кезуде және түрлендірулерінің ықтималдық мағынасы алдыңғы кездейсоқ кезудегі мен ықтималдық мағыналарымен бірдей екенін көруге болады. Жалпы алғанда , , және т.с.с. түрлендірулері туындататын кездейсоқ кезулер үшін ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Экономикалық-математикалық модельдеу классификациясы
Инвестициялар туралы есептер
Көлдің су деңгейінің ауытқуларын математикалық есептеулер арқылы модель жасап анықтау
Өндіріске деген шығынның жалпы қосындысы мен қорлардың мазмұнын саралауда өнімге деген сұранысты толық және өз уақытында қанағаттандыру шарты бойынша азайтатын бағдарламаны тиімді қолдануды жетілдіруге ұсыныстар енгізу
Ақпарат саны
Модельдеуге кіріспе әдістемелік құрал
Моделдерді есептеу әдістері
Модель және модельдеу ұғымы
Инвестициялық қоржын
Радиосигналдардың мультифракталдық талдауы
Пәндер