本书介绍随机过程基本概念和基本理论,着重讲解Poisson过程、Markov链、Galton-Watson分枝过程、鞅、Bronw运动和平稳随机过程遍历性。本书选材恰当,内容丰富,深入浅出。 除前两章外,各章内容相对独立并且体系完整,便于读者阅读。每章含有附注,包括人物和背景介绍,趣味性和科学性兼顾。每章习题都经过精心挑选,难易适中,可作为正文的有益补充。
随机过程是一族随机变量,用于描述随时间而变化的随机现象,研究随机过程目的在于揭示随机现象变化和发展的内在规律与机制,由于随机过程广泛存在于各种实际问题中,其现已成为概率论、数理统计、计量经济、金融数学、商业管理、运筹优化、计算机科学、统计物理等学科中不可缺少的研究内容。许多高等院校都开设随机过程课程,深受广大学生欢迎。
作者近年来一直在浙江大学开设随机过程课程,并在教学过程中不断收集资料,编写讲义和课件,倾听同学们意见和建议。本书正是在此基础上,经过反复酝酿和修改,编写而成。全书共分八章,概括如下:
第一章回顾概率论的基本知识,包括Kolmogorov的概率空间公理化定义、随机变量及其分布函数、随机变量数字特征和经典极限定理。为了今后各章的需要,本章特别强调条件概率、条件分布和条件期望的概念和运算,给出全概率公式和全期望公式。
第二章介绍随机过程基本概念,随机过程的概率分布由任意有限维分布来刻画。本书所讨论的随机过程形式多样,特色鲜明,既有离散时间过程,也有连续时间过程;既有可数状态过程,也有不可数状态过程;既有增量独立过程,也有条件独立过程,
第三章介绍Poisson过程,该过程用于描述随机服务系统,统计寻求服务的顾客数,其增量独立并服从Poisson分布。Poisson过程是连续时间、取非负整数值的Markov过程。除齐次Poisson过程外,本章还介绍非齐次Poisson过程和复合Poisson过程,这些常常出现在实际应用问题中。
第四章介绍Markov链。该过程状态空间最多含有可数多个状态,随着时间推移,在不同状态之间进行转移。Markov链具有条件独立性,在给定当前状态下,将来处于何种状态与过去所经历的过程无关。Markov链的分布由初始分布和转移概率矩阵所决定,从长远来看,转移概率矩阵起着更为关键的作用。Markov链可以用于预测和决策问题。
第五章介绍Galton-Watson分枝过程。它是一种特殊的Markov链,用于描述物种繁衍、细胞裂变等增长现象。生成函数是研究Galton-Watson分枝过程的一个有效工具。
第六章介绍鞅,与其他过程比较,鞅的直观背景并不明显,但是它的应用非常广泛,灵活多变,技巧性强,基本收敛定理和停时定理是鞅论中具有特色的基本内容。
第七章介绍Brown运动。该过程是连续时间参数、取实数值的正态过程,具有独立平稳增量,从而是连续鞅和Markov过程。Brown运动可以用于描述粒子运动,其轨迹处处连续但极不规则。除去一些基本性质之外,本章还简要介绍Ito积分及其在金融数学中的应用,推导出Black-Scholes关于欧式买入期权的定价公式。
第八章介绍平稳随机过程遍历性。平稳随机过程具有时间平移不变性,各个时刻的数学期望和方差都是常数。从而在相当宽的条件下,可以用时间平均代替统计平均,为随机过程的统计推断奠定了基础。
本书除前两章外,其他各章内容相对独立,读者可以根据实际情况加以选择,每章都含有附录,作为正文阅读的延伸和补充,附录中的人物介绍,可以帮助读者了解有关随机过程提出和研究的历史背景。书中配有大量习题,难易程度适中,读者通过练习,可以更好地理解正文中所介绍的基本概念和基本结果。
第一章 初等概率论
§1.1 概率空间
§1.2 随机变量
§1.3 数字特征
§1.4 经典极限定理
§1.5 附录
习题一
第二章 随机过程基本概念
§2.1 随机过程基本概念
§2.2 附录
习题二
第三章 Poisson过程
§3.1 Poisson过程
§3.2 Poisson过程可加性
§3.3 到达时刻的条件分布
§3.4 复合Poisson过程
§3.5 非齐次Poisson过程
§3.6 多维Poisson点过程
§3.7 附录
习题三
第四章 Markov链
§4.1 Markov链基本性质
§4.2 状态空间分解
§4.3 常返性与瞬时性
§4.4 平稳Markov链
§4.5 可逆Markov链
§4.6 连续时间Markov链
§4.7 附录
习题四
第五章 GaltonWatson分枝过程
§5.1 模型简介
§5.2 生成函数
§5.3 生存与灭绝概率
§5.4 附录
习题五
第六章 鞅
§6.1 条件期望
§6.2 离散时间鞅
§6.3 停时原理
§6.4 连续时间鞅
§6.5 附录
习题六
第七章 Brown运动
§7.1 Brown运动及基本性质
§7.2 最大值分布
§7.3 It6积分
§7.4 Black—Scholes公式
§7.5 附录
习题七
第八章 平稳随机过程遍历性
§8.1 时间平均
§8.2 均值遍历性
§8.3 yon Neumann遍历定理
§8.4 附录
习题八
参考文献
索引
中外译名对照