Збіжність напівмарковського і супроводжуючого марковського процесії до марковського процесу

Предлагается подход к доказательству слабой сходимости полумарковского процесса к марковскому в условиях, налагаемых на локальные характеристики полумарковского процесса....

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:
Bibliographische Detailangaben
Datum:2010
Hauptverfasser: Малик, І.В., Самойленко, І.В.
Format: Artikel
Sprache:Ukrainian
Veröffentlicht: Інститут математики НАН України 2010
Schriftenreihe:Український математичний журнал
Schlagworte:
Online Zugang:http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/166152
Tags: Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:Збіжність напівмарковського і супроводжуючого марковського процесії до марковського процесу / І.В. Малик, І.В. Самойленко // Український математичний журнал. — 2010. — Т. 62, № 5. — С. 674–680. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id irk-123456789-166152
record_format dspace
spelling irk-123456789-1661522020-02-19T01:26:55Z Збіжність напівмарковського і супроводжуючого марковського процесії до марковського процесу Малик, І.В. Самойленко, І.В. Статті Предлагается подход к доказательству слабой сходимости полумарковского процесса к марковскому в условиях, налагаемых на локальные характеристики полумарковского процесса. We propose an approach to the proof of the weak convergence of a semi-Markov process to a Markov process under certain conditions imposed on local characteristics of the semi-Markov process. 2010 Article Збіжність напівмарковського і супроводжуючого марковського процесії до марковського процесу / І.В. Малик, І.В. Самойленко // Український математичний журнал. — 2010. — Т. 62, № 5. — С. 674–680. — укр. 1027-3190 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/166152 519.21 uk Український математичний журнал Інститут математики НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language Ukrainian
topic Статті
Статті
spellingShingle Статті
Статті
Малик, І.В.
Самойленко, І.В.
Збіжність напівмарковського і супроводжуючого марковського процесії до марковського процесу
Український математичний журнал
description Предлагается подход к доказательству слабой сходимости полумарковского процесса к марковскому в условиях, налагаемых на локальные характеристики полумарковского процесса.
format Article
author Малик, І.В.
Самойленко, І.В.
author_facet Малик, І.В.
Самойленко, І.В.
author_sort Малик, І.В.
title Збіжність напівмарковського і супроводжуючого марковського процесії до марковського процесу
title_short Збіжність напівмарковського і супроводжуючого марковського процесії до марковського процесу
title_full Збіжність напівмарковського і супроводжуючого марковського процесії до марковського процесу
title_fullStr Збіжність напівмарковського і супроводжуючого марковського процесії до марковського процесу
title_full_unstemmed Збіжність напівмарковського і супроводжуючого марковського процесії до марковського процесу
title_sort збіжність напівмарковського і супроводжуючого марковського процесії до марковського процесу
publisher Інститут математики НАН України
publishDate 2010
topic_facet Статті
url http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/166152
citation_txt Збіжність напівмарковського і супроводжуючого марковського процесії до марковського процесу / І.В. Малик, І.В. Самойленко // Український математичний журнал. — 2010. — Т. 62, № 5. — С. 674–680. — укр.
series Український математичний журнал
work_keys_str_mv AT malikív zbížnístʹnapívmarkovsʹkogoísuprovodžuûčogomarkovsʹkogoprocesíídomarkovsʹkogoprocesu
AT samojlenkoív zbížnístʹnapívmarkovsʹkogoísuprovodžuûčogomarkovsʹkogoprocesíídomarkovsʹkogoprocesu
first_indexed 2025-07-14T20:48:58Z
last_indexed 2025-07-14T20:48:58Z
_version_ 1837656848301293568
fulltext UDK 519.21 I. V. Samojlenko (In-t matematyky NAN Ukra]ny, Ky]v), I. V. Malyk (Çernivec. nac. un-t) ZBIÛNIST| NAPIVMARKOVS|KOHO I SUPROVODÛUGÇOHO MARKOVS|KOHO PROCESIV DO MARKOVS|KOHO PROCESU We propose a new approach to the proof of weak convergence of a semi-Markov process to a Markov process under conditions on local characteristics of semi-Markov process. Predlahaetsq podxod k dokazatel\stvu slaboj sxodymosty polumarkovskoho processa k mar- kovskomu v uslovyqx, nalahaem¥x na lokal\n¥e xarakterystyky polumarkovskoho processa. U roboti [1] umovy slabko] zbiΩnosti sim’] napimarkovs\kyx procesiv (NMP) do markovs\koho procesu (MP) sformul\ovano v terminax kompensugçoho operato- ra (KO) [2]. Pry c\omu napivmarkovs\kij sim’] ξh t( ) , t ≥ 0 , h ↓ 0 , postavleno u vidpovidnist\ rozpodily, a same, sim’g mir Ps x h , . Dlq dovedennq slabko] zbiΩ- nosti cyx mir pry h ↓ 0 spoçatku dovodyt\sq vidnosna kompaktnist\ sim’] Ps x h , , h > 0 , a potim [dynist\ hranyçnoho rozpodilu pry h ↓ 0 . Pry c\omu zastosovu- [t\sq xarakteryzaciq miry za dopomohog martynhal\nyx zadaç (dyv.5[3]). U danij roboti zaproponovano pidxid do dovedennq slabko] zbiΩnosti NMP do MP v umovax, wo nakladagt\sq na lokal\ni xarakterystyky NMP. ZauvaΩymo, wo vidnosna kompaktnist\ sim’] NMP (lema54) dovodyt\sq analohiçno roboti [1], ale isnuvannq hranyçnoho procesu vstanovleno zovsim inßym metodom. Dlq porivnqnnq nahada[mo, wo v [1] z metog otrymannq hranyçnoho operato- ra i dovedennq isnuvannq hranyçnoho procesu vymahagt\sq nastupni umovy: po- perße, ças perebuvannq procesu v pevnomu stani povynen prqmuvaty do 0 pry h ↓ 0 , a po-druhe, velyçyny strybkiv procesu takoΩ magt\ prqmuvaty do 0 pry h ↓ 0 . Nareßti, ostannq umova polqha[ v tomu, wo KO NMP zbiha[t\sq pry h ↓ 0 do deqkoho operatora A 0 na klasi obmeΩenyx neperervnyx funkcij. Teorema z [1] stverdΩu[, wo operator A 0 zbiha[t\sq z heneratorom hranyç- noho MP. V danij roboti my proponu[mo zaminyty umovy wodo çasu perebuvannq ta ve- lyçyny strybka umovamy puassonivs\ko] aproksymaci] Π1 – Π4 (dyv. [4]). Pry c\omu vynyka[ sutt[va vidminnist\ vid [1], a same, umovy puassonivs\ko] aproksy- maci] nakladagt\sq na velyçynu strybkiv ta jmovirnosti perexodu vkladenoho lancgha Markova, a umova zbiΩnosti KO do deqkoho operatora vzahali ne potribna. ZbiΩnist\ KO do hranyçnoho heneratora markovs\koho procesu vy- plyva[ z umov Π1 – Π4 ta dovodyt\sq v lemax51, 2. OtΩe, doslidΩu[t\sq nastupna zadaça: napivmarkovs\kyj proces ηε ( )t v ev- klidovomu prostori Rd , d ≥ 1, u sxemi serij z malym parametrom seri] ε → 0 , ε > 0 , porodΩu[t\sq procesom markovs\koho vidnovlennq (PMV) (dyv., napry- klad, [4]) ηε n , τε n , n ≥ 0, de τ ετε n n: = , θ εθε n n: = , τε 0 0= , η ηε ν ε ε( ) ( ) t t = , ν τε ε( ) sup :{ }t n tn= ≥ ≤0 . © I. V. SAMOJLENKO, I. V. MALYK, 2010 674 ISSN 1027-3190. Ukr. mat. Ωurn., 2010, t. 62, # 5 ZBIÛNIST| NAPIVMARKOVS|KOHO I SUPROVODÛUGÇOHO MARKOVS|KOHO … 675 PMV vyznaça[t\sq stoxastyçnym qdrom, qke zada[ umovni jmovirnosti vely- çyny strybkiv, ta funkciqmy rozpodilu çasiv perebuvannq v stanax Γε ( , )u dv : = P η ηε ε n nd u+ ∈ ={ }1 v , u R d∈ , d dv ∈� , F tu ( ) : = P θ ηε n nt u+ ≤ ={ }1 = P( )θu t≤ , t ≥ 0 , b u( ) : = 1/ ( )f u , f u( ) : = F t dtu ( ) 0 ∞ ∫ , F tu ( ) : = 1 − F tu ( ) . OtΩe, napivmarkovs\ke qdro Q u d t( , )v, = P η θ ηε ε n n nd t u+ +∈ ≤ ={ }1 1v, = Γε ( , ) ( )u d F tuv . Nexaj vykonugt\sq umovy puassonivs\ko] aproksymaci] [4]: Π1 ) v vΓε ( , )u d Rd∫ = ε ε[ ]( ) ( )a u R u a + + + , v vΓε ( , )u d Rd∫ = ε ε[ ]( ) ( )a u R ua+ ; Π2 ) vv v∗∫ Γε ( , )u d Rd = ε ε[ ]( ) ( )C u R uc+ ; Π3 ) ψ ε( ) ( , )v vΓ u d Rd∫ = ε ψ ε[ ]( ) ( )Γ0 u R u+ , ψ ∈C R d 2( ) , de C R d 2( ) — prostir usix neperervnyx funkcij, wo dorivnggt\ 0 v okoli 0 i takyx, wo magt\ hranycg na neskinçennosti. Zhidno z [5] funkci] z c\oho pro- storu [ takymy, wo vyznaçagt\ miru, tobto mira (Radona) vidnovlg[t\sq za for- mulog Γψ 0 ( )u = ψ( ) ( , )v v Rd u d∫ Γ0 , ψ ∈C R d 2( ) . Zalyßkovi çleny v umovax Π1 – Π3 prqmugt\ do 0 pry ε → 0 : R u R u R uc a ε ε ε( ) ( ) ( )+ ++ → 0 pry ε → 0 . ZauvaΩennq"1. Dlq porivnqnnq navedemo umovy, wo nakladagt\sq v roboti [1] na ças perebuvannq ta velyçynu strybkiv NMP ( Ps x h , — vidpovidna procesu sim’q mir): 1) dlq bud\-qkoho kompakta K ta bud\-qkoho ε > 0 h P ss x h− − ≥1 1, { }( )τ ε → → 0, h ↓ 0 rivnomirno po s, x; 2) dlq bud\-qkoho kompakta K ta bud\-qkoho ε > 0 h P xs x h− ≥1 1, { }( ( ), )ρ ξ τ ε → → 0, h ↓ 0 rivnomirno po s, x, de τ1 — markovs\kyj moment vidnovlennq. Nexaj ma[ misce takoΩ umova Π4 ) funkci] a u( ) , C u( ) , a u+ ( ) ta Λ Γ0 0( ) : ( , )u u R d= [ obmeΩenymy. Oznaçennq"1 [2, 6]. KO NMP ηε ( )t , t ≥ 0 , vin Ωe henerator suprovod- Ωugçoho markovs\koho procesu (SMP) ηε 0 ( )t , t ≥ 0 , wo di[ na test-funkciqx ϕ ( , )u t , vyznaça[t\sq rivnistg ISSN 1027-3190. Ukr. mat. Ωurn., 2010, t. 62, # 5 676 I. V. SAMOJLENKO, I. V. MALYK Γε ϕ ( , )u t : = E Eϕ η τ ϕ η τ θε ε ε ε ε( , ) ( , ) ,n n n n nu t u t+ + +− = =   1 1 1 ηηε n u=    . (1) Teorema (slabka zbiΩnist\ sim’] NMP do MP). Nexaj vykonugt\sq umo- vy.Π1 – Π4 , a takoΩ nastupni umovy: U1 ) rivnomirna intehrovnist\ sup ( ) u R u T d F t dt ∈ ∞ ∫ → 0 pry T → ∞ ; U2 ) dlq bud\-qkoho u R d∈ ta ε > 0 E e u− εθ ≤ 1 − C ε ; U3 ) ma[ misce zbiΩnist\ poçatkovyx umov ηε ( )0 → η( )0 pry ε → 0 ta sup ( ) ε εη > 0 0E ≤ C < + ∞ , a takoΩ umova, z qko] vyplyva[ kompaktnist\ procesu: U4 ) Γε ϕ ( )u ≤ Cϕ dlq test-funkcij ϕ ( ) ( )u C R d∈ 0 2 prostoru finitnyx obmeΩenyx neperervnyx funkcij, wo magt\ poxidni do druhoho porqdku vklgçno. Todi NMP ηε ( )t slabko zbiha[t\sq [7] do MP η0 ( )t pry ε → 0 : ηε ( )t ⇒ η0 ( )t , do toho Ω η0 ( )t zada[t\sq heneratorom Γ0 ϕ ( )u = b u u u u u u d R d 0 0( ) ( ) ( ) [ ( ) ( )] ( , )′ + + −∫ϕ ϕ ϕΛ Γv v (2) ta Γε ϕ ( )u = Γ0 ϕ ϕε( ) ( )u R u+ , de R uε ϕ ( ) → 0 pry ε → 0 , b u0 ( ) = b u a u( ) ( )0 = b u a u a u( ) ( ) ( )[ ]− 0 , Λ( )u = b u u R d( ) ( , )Γ0 , Γ0 ( , )u V = Γ Λ0 ( , ) ( )/u V u , V d∈� . ZauvaΩennq."2. Umova U2 teoremy zbiha[t\sq z umovog51 z [1, c. 7]. 3. Z umovy U4 zhidno z lemog56.4 z [4] vyplyva[ umova ′U4 ) lim sup sup ( ) l t T t l → ∞ > ≤ ≤ >    ε εη 0 0 P = 0. ISSN 1027-3190. Ukr. mat. Ωurn., 2010, t. 62, # 5 ZBIÛNIST| NAPIVMARKOVS|KOHO I SUPROVODÛUGÇOHO MARKOVS|KOHO … 677 Dlq dovedennq teoremy nam znadoblqt\sq nastupni lemy. Lema"1. KO (henerator SMP) ma[ vyhlqd Γε ϕ ( , )u t = ε ϕ ϕ ε− ∞ ∫ + + −1 0 b u F ds u t s u t u du( ) ( ) [ ( , ) ( , )] ( , )v vΓ RR d ∫ . Dovedennq. Spravdi, E [ ]θ ηε ε n n u+ =1 = ε F t dtu ( ) 0 ∞ ∫ = ε f u( ) , tobto b uε ( ) = ε−1b u( ) . Todi Γε ϕ ( , )u t = b u F ds u t s u t u du R d ε εϕ ϕ( ) ( ) [ ( , ) ( , )] ( , ) 0 ∞ ∫ + + −v vΓ∫∫ = = ε ϕ ϕ ε− ∞ ∫ + + −1 0 b u F ds u t s u t u du( ) ( ) [ ( , ) ( , )] ( , )v vΓ RR d ∫ . Lemu51 dovedeno. Vvedemo poznaçennq a u0 ( ) = v vΓ0 ( , )u d R d ∫ . Lema"2. Na test-funkciqx ϕ ( )u , wo magt\ obmeΩeni poxidni bud\-qkoho porqdku, KO ma[ asymptotyçne zobraΩennq Γε ϕ ( )u = Γ0 ϕ ε( ) ( )u R u+ , de Γ0 vyznaçeno v (2). Dovedennq. Poznaçymo ψu ( )v = ϕ ϕ ϕ( ) ( ) ( )u u u+ − − ′v v . Vykorystovugçy umovy Π1 – Π3 , otrymu[mo Γε ϕ ( )u = b u u u u d R d ε εϕ ϕ( ) [ ( ) ( )] ( , )+ −∫ v vΓ = = ε ψ ϕε ε− ∫ ∫+ ′  1b u u d u u du R Rd d ( ) ( ) ( , ) ( ) ( , )v v v vΓ Γ      = = ε ψ ψε δ ε δε ε − > ≤ ∫ +1b u u d u du u( ) ( ) ( , ) ( ) ( , )v v v v v v Γ Γ∫∫ ∫+ ′         ϕ ε( ) ( , )u u d R d v vΓ , de δε → 0 pry ε → 0 . Dlq druhoho intehrala vnaslidok obmeΩenosti poxidnyx funkci] ϕ ( )u çys- lom K ta za umovog Π4 ma[mo ISSN 1027-3190. Ukr. mat. Ωurn., 2010, t. 62, # 5 678 I. V. SAMOJLENKO, I. V. MALYK ε ψ ε δε − ≤ ∫1b u u du( ) ( ) ( , )v v v Γ = ε ψ ε δε − ≤ ∫1b u u du( ) ( ) ( , )v v v v v Γ ≤ ≤ ε δε ε δε − ≤ ∫1b u K u d( ) ( , )v v v Γ ≤ ε δε ε− ∫1b u K u d R d ( ) ( , )v vΓ = = b u K a u R ua( ) ( ) ( )( )δε ε+ + . (3) Oçevydno, za umovy Π4 obmeΩenosti funkcij a u+ ( ) ta b u( ) ostannij vy- raz prqmu[ do 0 pry ε → 0 . ProdovΩyvßy v perßomu intehrali pidintehral\nu funkcig nulem v okoli 0, dlq novo] funkci] ψu dC R0 2( ) ( )v ∈ za umovog Π3 budemo maty ε ψ ε δε − > ∫1b u u du( ) ( ) ( , )v v v Γ = ε ψ ε− ∫1 0b u u du R d ( ) ( ) ( , )v vΓ = = b u u du R d ( ) ( ) ( , )ψ0 0v vΓ∫ + R uε( ) = = b u u d b u u du R u d ( ) ( ) ( , ) ( ) ( ) ( , )ψ ψ δε v v v v v Γ Γ0 0∫ ∫− < ++ R uε( ) . Dlq druhoho intehrala v ostann\omu vyrazi ocinka [ analohiçnog (3). Ostatoçno ma[mo Γε ϕ ( )u = b u u u u u d a u R d ( ) [ ( ) ( ) ( )] ( , ) ( ) (ϕ ϕ ϕ ϕ+ − − ′ + ′∫ v v vΓ0 uu R u) ( )         + ε = = b u u u u d a u u a u R d ( ) [ ( ) ( )] ( , ) ( ) ( ) (ϕ ϕ ϕ+ − − ′ +∫ v vΓ0 0 )) ( ) ( )′         +ϕ εu R u = = Γ0 ϕ ε( ) ( )u R u+ . Lemu52 dovedeno. Dovedennq teoremy. V lemi52 my dovely, wo pry ε → 0 KO prqmu[ do Γ0 . Dlq toho wob dovesty slabku zbiΩnist\, zalyßa[t\sq pokazaty vidnosnu kompaktnist\ sim’] ηε ( )t i vstanovyty, wo hranyçnyj operator zada[ martynhal [5, 7, 8] µt : = ϕ ϕ( ( )) ( ( ))u t u s ds t − ∫ Γ0 0 . Rozhlqnemo matematyçne spodivannq procesu µε t = ϕ η ϕ ηε ε( ( )) ( ( ))t s ds t − ∫ Γ0 0 . ISSN 1027-3190. Ukr. mat. Ωurn., 2010, t. 62, # 5 ZBIÛNIST| NAPIVMARKOVS|KOHO I SUPROVODÛUGÇOHO MARKOVS|KOHO … 679 Vvedemo vypadkovi procesy ηε + ( )t : = η τε ε( ( ))+ t , ητ ε ( )t : = η τε ε( ( ))t , t ≥ 0 , de τε + ( )t = τε ( )t + 1. Ma[mo E µε t     = E ϕ η ϕ ηε ε( ( )) ( ( ))t s ds t −        ∫ Γ0 0 = E ϕ η ϕ ηε ε( ( )) ( ( ))t t−   + + + E ϕ η ϕ ηε ε τ ε τε ( ( )) ( ( )) ( ) + −           + + ∫t s ds t Γ 0 EE Γ Γε τ ε τ ε τ εϕ η ϕ η ε ( ( )) ( ( )) ( ) s ds s ds t t 0 0 + ∫ ∫−           + + E EΓ Γε τ ε ε ε εϕ η ϕ η ϕ η( ( )) ( ( )) ( ( ))s s ds s t −    + −∫ 0 ΓΓ0 0 ϕ ηε( ( ))s ds t    ∫ . Tretij dodanok zadovol\nq[ spivvidnoßennq E Γε τ ε τ ϕ η ε ( ( )) ( ) s ds t t+ ∫ → 0 pry ε → 0 zavdqky vlastyvosti momentiv vidnovlennq E τε + −   ( )t t → 0 pry ε → 0 rivnomirno po t na koΩnomu skinçennomu intervali [ , ]0 T . Dlq toho wob dovesty ostannij fakt, skorysta[mos\ lemog C. 1 z [4]. Lema"3. Nexaj sim’q momentiv vidnovlennq θu , u Rd∈ , wo magt\ funkci] rozpodilu Fu , zadovol\nq[ umovy U1 , U2 . Todi ma[ misce spivvidnoßennq P max ( ) 0 ≤ ≤ ≥   t T tγ δε → 0, ε → 0, dlq bud\-qkyx δ > 0 ta T > 0 , de γ τε ε( ) : ( )t t t= − . Dovedennq. Vlastyvist\ rehulqrnosti dlq NMP da[ zbiΩnist\ P ( )/τ ε ε N T≤ → 0, N → ∞ , pry ε > 0 . Dijsno, ma[mo P ( )/τ ε ε N T≤ = P ( )/e eN T− −≥τ ε ε ≤ Ee eN T− τ ε ε / = Ee eN T− ετ ε/ . Za umovy U2 otrymu[mo Ee N− ετ ε/ = E Ee eN N− − −εθ ετε ε/ / 1 ≤ ( ) /1 1− − −C e Nε ετ εE ≤ ( ) /1 − C Nε ε ≤ ≤ e C N− → 0 pry N → ∞ . Za umovog U1 P max / / 1≤ ≤ ≥   k N kε θ δ ε ≤ P ( / ) / θ δ ε ε k k N ≥ = ∑ 1 ≤ N F t dt u R u dε δ ε sup ( ) /∈ ∞ ∫ ≤ ISSN 1027-3190. Ukr. mat. Ωurn., 2010, t. 62, # 5 680 I. V. SAMOJLENKO, I. V. MALYK ≤ N F u R u dε ε δ δ εsup ( / ) ∈ = N F u R u dδ δ εsup ( / ) ∈ → 0 pry ε → 0 . Ostatoçno ma[mo P max ( ) 0 ≤ ≤ ≥   t T tγ δε ≤ P max ( ) / 0 ≤ ≤ + ≥   t T t θ δ ενε ≤ ≤ P max , / // 1 1≤ ≤ + ≥ >   k N k N T ε ε εθ δ ε τ + + P ( )/τ ε ε N T≤ ≤ P Pmax / // ( ) 1 1≤ ≤ + ≥    + ≤ k N k N T ε ε εθ δ ε τ → 0 pry ε → 0 , N → ∞ . Lemu53 dovedeno. Analohiçno dovodyt\sq zbiΩnist\ do 0 perßoho ta çetvertoho dodankiv zav- dqky neperervnosti ϕ ( )u . Ostannij dodanok prqmu[ do 0 za lemog52, oskil\ky lim ( ) ε ε ϕ → 0 Γ u = Γ0 ϕ ( )u na test-funkciqx ϕ ( )u , wo magt\ rivnomirno obmeΩeni poxidni vsix porqdkiv. Druhyj dodanok dorivng[ ζε t = ϕ η ϕ ηε τ ε ε ε ( ) ( )( ) ( ) ( ) + +− + ∫