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從有界變差函數到布朗運動的二次變差

有界變差函數最初是Jordon為了研究傅裏葉級數的收斂性而引入的。

壹個函數的 total variation 被定義為: 這裏的劃分 是任意的。如果 是有界的,就說 在 上是有界變差的(BV)。

閉區間上的有界變差函數自然是有界的,顯然閉區間上的單調函數是有界變差的。

有界變差函數的重要意義,要從壹個著名的定理說起:

?Jordan分解定理斷言, 有界變差函數能分解成兩個單調函數的差 。因此,有界變差函數,可以理解為單調函數在分析學意義上的推廣,並且有界變差函數也具有壹些單調函數所具有的良好性質。

此外,有界變差函數幾乎處處可導。

單調函數,在分析學上,被用來定義 。

有了有界變差函數,我們就能 將微分號 後面的函數從單調函數,擴展到有界變差函數。

?布朗運動軌道的壹個重要性質就是它 並不是有界變差的 (在給定的時間 上),但它是 二次變差 的。

給定時間 ,標準布朗運動在 上的二次變差 是壹個隨機變量

是標準正態分布的平方,從而 , ,所以

根據切比雪夫不等式,得到 ,這是以概率收斂的。再根據Borel-Cantelli 引理,得到 , 最終得到幾乎絕對的收斂性 。同時容易證明 還是 收斂到 的。於是,我們得到: 在 上的布朗運動具有有限的二次變差,並且其值為

這是後續定義隨機積分的必要基礎知識。 因為布朗運動不是有界變差的,所以我們不能通過經典的 積分來定義隨機積分 ,處理 這個表達式就需要新的理論。(關於隨機積分的定義,見: /p/89bcfe5c5b60 )

二次變差是布朗運動壹個較為本質的特性,Levy給出的布朗運動的刻畫說的就是: 從0開始的、軌道連續的鞅在 上具有二次變差 ,那麽它壹定就是標準布朗運動

參見:

http://individual.utoronto.ca/normand/Documents/MATH5501/Project-3/Levy_characterization_of_Brownian_motion.pdf

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