中国科学大学随机过程(孙应飞)复习试题和答案

(1) 设{X(t),t?0}是一个实的零均值二阶矩过程,其相关函数为

E{X(s)X(t)}?B(t?s),s?t,且是一个周期为T的函数,即B(??T)?B(?),??0,求方差函数D[X(t)?X(t?T)]。

解:由定义,有:

D[X(t)?X(t?T)]?D[X(t)]?D[X(t?T)]?2E{[X(t)?EX(t)][X(t?T)?EX(t?T)]}

?B(0)?B(0)?2E{X(t)X(t?T)}?B(0)?B(0)?2B(T)?0(2) 试证明:如果{X(t),t?0}是一独立增量过程,且X(0)?0,那么它必是一个马

尔可夫过程。

证明:我们要证明:

?0?t1?t2???tn,有

P{X(tn)?xnX(t1)?x1,X(t2)?x2,?,X(tn?1)?xn?1}??P{X(tn)?xX(tn?1)?xn?1}形式上我们有:

P{X(tn)?xnX(t1)?x1,X(t2)?x2,?,X(tn?1)?xn?1}???

P{X(tn)?xn,X(t1)?x1,X(t2)?x2,?,X(tn?1)?xn?1}P{X(t1)?x1,X(t2)?x2,?,X(tn?1)?xn?1}P{X(tn)?xn,X(t1)?x1,X(t2)?x2,?,X(tn?2)?xn?2X(tn?1)?xn?1}P{X(t1)?x1,X(t2)?x2,?,X(tn?2)?xn?2X(tn?1)?xn?1}

因此,我们只要能证明在已知X(tn?1)?xn?1条件下,X(tn)与X(tj),j?1,2,?,n?2相互独立即可。

由独立增量过程的定义可知,当a?tj?tn?1?tn,j?1,2,?,n?2时,增量

X(tj)?X(0)与X(tn)?X(tn?1)相互独立,由于在条件X(tn?1)?xn?1和X(0)?0下,即

有X(tj)与X(tn)?xn?1相互独立。由此可知,在X(tn?1)?xn?1条件下,X(tn)与

X(tj),j?1,2,?,n?2相互独立,结果成立。

(3) 设随机过程{Wt,t?0}为零初值(W0?0)的、有平稳增量和独立增量的过程,

2且对每个t?0,Wt~N(?,?t),问过程{Wt,t?0}是否为正态过程,为什么?

解:任取?0?t1?t2???tn,则有:

.. ..

Wtk??[Wti?Wti?1]k?1,2,?,n

i?1k由平稳增量和独立增量性,可知Wti?Wti?1~N(0,?2(ti?ti?1))并且独立 因此(Wt1,Wt2?Wt1,?,Wtn?Wtn?1)是联合正态分布的,由

?Wt1??10?0??Wt1????????Wt2??11?0??Wt2?Wt1? ??????????0???????Wt??11?1??Wt?Wt???nn?1??n??可知是正态过程。

(4) 设{Bt}为为零初值的标准布朗运动过程,问次过程的均方导数过程是否存在?并

说明理由。

解:标准布朗运动的相关函数为:

RB(s,t)??2min{s,t}

如果标准布朗运动是均方可微的,则RB(t,t)存在,但是:

/RB(t??t,t)?RB(t,t)?0?t??0?t

RB(t??t,t)?RB(t,t)/RB(t,t)?lim??2??t??0?t/RB?(t,t)?lim故RB(t,t)不存在,因此标准布朗运动不是均方可微的。

/(5) 设Nt,t?0是零初值、强度??0的泊松过程。写出过程的转移函数,并问在均

方意义下,Yt??Nds,t?0是否存在,为什么?

0st解:泊松过程的转移率矩阵为:

?????0?0Q??????????00???????0????????

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