MÙc lÙc
Mẻ ặôu 1
1 Mẩt sậ ki’n th¯c chuằn bfi 2
1.1 Quá trình ng…u nhi™n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.2 K˙ v‰ng c„ ặi“u kiữn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.3 Khái niữm quá trình d˘ báo ặưểc . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.3.1 Các σ trưÍng li™n quan ặ’n quá trình . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.3.2 òfinh ngh‹a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.4 Martingale . . . . . . . . . . . . . .
33 trang |
Chia sẻ: huyen82 | Lượt xem: 1736 | Lượt tải: 2
Tóm tắt tài liệu Định lý biểu diễn Doob-Meyer, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.4.1 ChÛ ˝ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.4.2 Các v› dÙ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.4.3 Các t›nh chất . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.5 Quá trình ng…u nhi™n khả t›ch ặ“u . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2 òfinh l˝ bi”u di‘n Doob- Meyer 18
2.1 Quá trình tđng t˘ nhi™n tr™n thang thÍi gian rÍi rạc . . . . . . . . . . . 18
2.2 òfinh l˝ bi”u di‘n Doob- Meyer vèi thÍi gian rÍi rạc . . . . . . . . . . 20
2.3 Quá trình tđng t˘ nhi™n vèi thang thÍi gian li™n tÙc . . . . . . . . . . . 21
2.4 òfinh l˝ bi”u di‘n Doob-Meyer vèi thÍi gian li™n tÙc . . . . . . . . . . 23
K’t luÀn 31
Tài liữu tham khảo 31
i
Mẻ ặôu
L˝ thuy’t quá trình ng…u nhi™n ặưểc nghi™n c¯u nhi“u vào nh˜ng nđm nˆa
ặôu cềa th’ k˚ 20 và ặã thu hÛt ặưểc nhi“u nhà toán h‰c quan tâm nghi™n c¯u c„
th” k” t™n mẩt sậ nhà khoa h‰c c„ nhi“u ặ„ng g„p cho hưèng nghi™n c¯u này: Paul
Pierre L–vy, Joseph Leo Doob, Paul-Andr– Meyer, A.V. Skorohod, I.I. Gihman, K.
It^o, Andrey Kolmogorov, và các nhà khoa h‰c khác.
Martingale lôn ặôu ti™n ặưểc bi’t ặ’n bẻi ngưÍi Pháp vào th’ k˚ 18 xuất hiữn
trong các trfl chăi cá cưểc c„ t›nh chi’n lưểc. Khái niữm Martingale trong l˝ thuy’t
xác suất lôn ặôu ti™n ặưểc gèi thiữu bẻi Paul Pierre L–vy và ặưểc phát tri”n bẻi Joseph
Leo Doob.
Nđm 1953 Joseph Leo Doob ặã phát bi”u và ch¯ng minh ặfinh l˝ bi”u di‘n
Doob ặậi vèi martingale dưèi vèi thÍi gian rÍi rạc . Sau ặ„, ´ng phát tri”n ặfinh l˝
ặậi vÍi thÍi gian li™n tÙc vào nđm 1962, 1963. Các ặfinh l˝ này ặưểc ch¯ng minh bẻi
Paul-Andr– Meyer vì vÀy ngày nay ặfinh l˝ bi”u di‘n Doob ặưểc g‰i là "òfinh l˝ bi”u
di‘n Doob- Meyer".
Vèi mÙc ặ›ch ti’p cÀn hưèng nghi™n c¯u v“ l˝ thuy’t quá trình ng…u nhi™n,
trong phạm vi mẩt kh„a luÀn tật nghiữp ặại h‰c em ch‰n ặ“ tài c„ t™n là: òfinh l˝
bi”u di‘n Doob- Meyer nhêm tìm hi”u v“ ặfinh l˝ bi”u di‘n Doob- Meyer. Vèi mÙc
ặ›ch ặ„ luÀn vđn ặưểc trình bày theo 2 chưăng.
Chưăng I. Mẩt sậ ki’n th¯c chuằn bfi. Trong chưăng này, trình bày mẩt sậ khái niữm
că bản cềa quá trình ng…u nhi™n, k˙ v‰ng c„ ặi“u kiữn và các t›nh chất cềa n„ phÙc
vÙ cho viữc trình bày và ch¯ng minh các k’t quả cềa chưăng sau.
Chưăng II. òfinh l˝ bi”u di‘n Doob - Meyer. Trong chưăng này, ặưa ra khái niữm quá
trình tđng t˘ nhi™n và các t›nh chất cềa n„ và trình bày ch¯ng minh chi ti’t ặfinh l˝
bi”u di‘n Doob- Meyer ặậi vèi thÍi gian rÍi rạc và li™n tÙc.
Kh„a luÀn ặưểc hoàn thành tại trưÍng òại h‰c Vinh dưèi s˘ hưèng d…n cềa
Ths. Nguy‘n Thanh Diữu, nhân dfip này tác giả cềa kh„a luÀn xin chân thành cảm
ăn s˘ hưèng d…n cềa Thôy.
Mặc dễ ặã cậ gổng nhưng do hạn ch’ v“ mặt thÍi gian và ki’n th¯c n™n kh„a
luÀn kh´ng th” tránh khãi nh˜ng sai s„t. Rất mong nhÀn ặưểc s˘ g„p ˝ cềa qu˝ thôy
c´ và ặẩc giả ặ” kh„a luÀn ặưểc hoàn thiữn hăn.
Tác giả
1
Chưăng 1
Mẩt sậ ki’n th¯c chuằn bfi
1.1 Quá trình ng…u nhi™n
X–t kh´ng gian xác suất ặôy ặề (Ω,F ,F
t
,P) vèi bẩ l‰c {F
t
} thãa mãn các
ặi“u kiữn th´ng thưÍng (F
0
ch¯a các tÀp c„ ặẩ ặo 0, F
t
li™n tÙc phải F
t
=
⋂
s>t
F
s
).
òfinh ngh‹a 1.1.1. Giả sˆ T là tÀp con cềa tÀp các sậ th˘c (T = R
+
,N,Z, ...). Khi ặ„, ánh
xạ
X :Tì Ω → R
(t, ω) 7→ X
t
(ω),
ặưểc g‰i là mẩt quá trình ng…u nhi™n n’u thãa mãn:
1) Vèi mÁi t ∈ T thì X
t
: Ω → R là ánh xạ B(R)/F ặo ặưểc.
2) Vèi mÁi ω ∈ Ω thì X
.
(ω) : T → R là hàm xác ặfinh tr™n T.
X
.
(ω) ặưểc g‰i là quá ặạo cềa quá trình ng…u nhi™n X vèi mÁi ω.
òfinh ngh‹a 1.1.2. 1) X = (X
t
) ặưểc g‰i là li™n tÙc n’u vèi m‰i ω ∈ Ω thì X
.
(ω) là hàm
li™n tÙc.
2) X = (X
t
) ặưểc g‰i là F
t
phễ hểp n’u vèi mÁi t thì X
t
∈ F
t
.
3) X = (X
t
) ặưểc g‰i là ặo ặưểc n’u B(T)ìF ặo ặưểc t›ch.
4) X = (X
t
) ặưểc g‰i là Cadlag n’u X
t
li™n tÙc phải c„ gièi hạn trái.
2
1.2 K˙ v‰ng c„ ặi“u kiữn
òfinh ngh‹a 1.2.1. Giả sˆ (Ω,F ,P) là kh´ng gian xác suất, X : Ω → R là bi’n ng…u nhi™n
và G là σ- ặại sậ con cềa F . Khi ặ„, k˙ v‰ng c„ ặi“u kiữn cềa X ặậi vèi σ- ặại sậ G là
bi’n ng…u nhi™n Y thãa mãn:
(i) Y là bi’n ng…u nhi™n G- ặo ặưểc.
(ii) Vèi mÁi A ∈ G, ta c„:
∫
A
Y dP =
∫
A
XdP.
Ta k˝ hiữu Y = E(X|G)
ChÛ ˝ 1.2.2. 1. N’u Y là bi’n ng…u nhi™n xác ặfinh tr™n (Ω,F ,P) và G là σ- ặại sậ con
cềa F sao cho Y là bi’n ng…u nhi™n G- ặo ặưểc, thì ta vi’t Y ∈ G.
2. N’u X, Y là các bi’n ng…u nhi™n ặã cho tr™n (Ω,F ,P) và G là σ- ặại sậ sinh bẻi
Y , thì E(X|G) ặưểc k˝ hiữu là E(X|Y) và ặưểc g‰i là k˙ v‰ng c„ ặi“u kiữn cềa bi’n ng…u
nhi™n X ặậi vèi bi’n ng…u nhi™n Y.
3. N’u X
1
, X
2
, .... là các bi’n ng…u nhi™n xác ặfinh tr™n (Ω,F ,P) và G là σ- ặại sậ
sinh bẻi chÛng thì E(X|G) ặưểc k˝ hiữu là E(X|X
1
,X
2
, ...).
4. N’u X = I
A
, A ∈ G thì E(X|G) ặưểc k˝ hiữu là P(A/G) và ặưểc g‰i là xác
suất c„ ặi“u kiữn cềa bi’n cậ A ặậi vèi σ- ặại sậ G. E(I
A
|X
1
,X
2
, ...) ặưểc k˝ hiữu là
P(A|X
1
,X
2
, ...) và ặưểc g‰i là xác suất ặi“u kiữn cềa bi’n cậ A ặậi vèi các bi’n ng…u nhi™n
X
1
, X
2
, ...
òfinh l˝ 1.2.3. i) N’u X là G- ặo ặưểc thì E(X|G) = X(h.c.c). òặc biữt, n’u C là hêng
sậ thì E(C|G) = C (h.c.c).
ii) N’u X 6 Y (h.c.c) thì E(X|G) 6 E(Y|G)(h.c.c). òặc biữt ta c„ bất ặđng th¯c
| E(X|G) |6 E(| X | |G). (h.c.c)
iii) N’u a, b ∈ R thì E((aX + bY)|G) = aE(X|G) + bE(Y|G)(h.c.c).
iv) E[E(X|G)] = EX(h.c.c).
v) N’u σ(X) và G ặẩc lÀp thì E(X|G) = EX. òặc biữt, n’u X, Y ặẩc lÀp thì E(X|Y) = EX.
vi) N’u G
1
⊂ G
2
thì
E[E(X|G
2
)|G
1
] = E[E(X|G
1
)|G
2
] = E(X|G
1
).
3
vii) N’u Y là G- ặo ặưểc và E|Y | < ∞, E|X.Y | < ∞ thì
E(XY |G) = Y E(X|G).
viii) N’u G
0
= {∅,Ω}(σ- trưÍng tôm thưÍng) thì
E(X|G
0
) = Y EX.
Ch¯ng minh.
i) D‘ thấy, Y = X ∈ G. Mặt khác, vèi m‰i A ∈ G ta c„
∫
A
Y dP =
∫
A
XdP.
Do ặ„ E(X|G) = X.
Tưăng t˘ ặặt Y = C. Ta cÚng c„ E(C|G) = C.
ii) Vì X 6 Y (h.c.c) n™n
∫
A
Y dP 6
∫
A
XdP vèi m‰i A ∈ G
⇒
∫
A
E(X|G)dP 6
∫
A
E(Y|G)dP vèi m‰i A ∈ G
⇒ E(X|G) 6 E(Y|G)(h.c.c).
Ta c„ − | X |6 X 6| X |
⇒ −E(| X | |G) 6 E(X|G) 6 E(| X | |G).
⇒| E(X|G) |6 E(| X | |G) (h.c.c).
iii) Vèi m‰i A ∈ G Ta c„
∫
A
(aX + bY )dP = a
∫
A
XdP + b
∫
A
Y dP = a
∫
A
E(X|G)dP + b
∫
A
E(Y|G)dP =
∫
A
E(aX|G + bE(Y|G)dP.
iv) Vèi A = Ω ta c„:
E[E(X|G)] =
∫
Ω
E(X|G)dP =
∫
Ω
XdP = EX.
v) Vì vèi m‰i A ∈ G n™n các bi’n ng…u nhi™n X và I
A
ặẩc lÀp.
Do ặ„
∫
A
E(X|G)dP =
∫
A
XdP =
∫
Ω
(XI
A
)dP = E(XI
A
) = EX.EI
A
=
∫
A
EXdP.
Tı ặ„ suy ra ặi“u phải ch¯ng minh.
4
vi) Ta c„ E(X|G
1
) là G
1
- ặo ặưểc n™n cÚng là G
2
- ặo ặưểc( vì G
1
⊂ G
2
)
⇒ E[E(X|G
1
)|G
2
] = E(X|G
1
).
Mặt khác, do G
1
⊂ G
2
n™n:
∫
A
E[(X|G
2
)|G
1
]dP =
∫
A
E(X|G
2
)dP =
∫
A
XdP =
∫
A
E(X|G
1
)dP vèi m‰i A ∈ G
1
.
Mặt khác, E[(X|G
2
)|G
1
] là G
1
- ặo ặưểc, n™n theo ặfinh ngh‹a cềa k˙ v‰ng c„ ặi“u
kiữn ta c„:
E[E(X|G
2
)|G
1
] = E(X|G
1
).
1.3 Khái niữm quá trình d˘ báo ặưểc
1.3.1 Các σ trưÍng li™n quan ặ’n quá trình
Giả sˆ (Ω,F ,P) là kh´ng gian xác suất. Cho trưèc quá trình ng…u nhi™n
X = {X
t
, t ∈ T}. K˝ hiữu σ({X
t
, t ∈ T}) là σ- trưÍng con b– nhất cềa F ch¯a
tất cả các σ- trưÍng σ(X
t
), t ∈ T. Ta g‰i σ({X
t
, t ∈ T}) là σ- trưÍng sinh ra tı
X = {X
t
, t ∈ T}. òặt
σ
X
6t
= σ
6t
= σ(X
s
, s 6 t), s, t ∈ T,
σ
X
<t
= σ
<t
= σ(X
s
, s < t), s, t ∈ T,
σ
X
=t
= σ
=t
= σ(X
t
),
σ
X
>t
= σ
>t
= σ(X
s
, s > t), s, t ∈ T,
σ
X
>t
= σ
>t
= σ(X
s
, s > t), s, t ∈ T.
Chÿ sậ X c„ th” bã ặi khi ta hi”u r‚ ặang làm viữc vèi X cÙ th”.
Cho dãy σ- trưÍng con (F
t
, t ∈ T) cềa F . Dãy này ặưểc g‰i là kh´ng giảm,
n’u
F
s
⊂ F
t
, s 6 t,∀s, t ∈ T.
Chºng hạn, {σ
6t
, t ∈ T} là h‰ kh´ng giảm. Ta lưu ˝ rêng, σ
6t
gÂm các bi’n cậ quan
sát ặưểc t›nh ặ’n thÍi ặi”m t.
Cho h‰ σ- trưÍng con {F
t
, t ∈ [0,∞)} cềa F . òậi vèi mÁi t ∈ T = [0,∞) ta
ặặt
F
t
+
=
⋂
s>t
F
s
, F
t
−
= σ(
⋃
s<t
F
s
),
5
F0
−
= F
0
, F
∞
= σ(
⋃
0<t
F
t
),
trong ặ„ σ(C) là σ- trưÍng b– nhất cềa F ch¯a lèp các tÀp con C ⊂ F . Hi”n nhi™n,
n’u (F
t
) kh´ng giảm thì
F
t
−
⊂ F
t
⊂ F
t
+
.
Ta n„i rêng h‰ σ- trưÍng con {F
t
, t ∈ [0,∞)} li™n tÙc phải n’u F
t
= F
t
+
vèi m‰i
t ∈ T. R‚ ràng h‰ {F
t
+
, t ∈ [0,∞)} li™n tÙc phải.
1.3.2 òfinh ngh‹a
Vèi các k˝ hiữu như tr™n, ta n„i rêng quá trình ng…u nhi™n X = {X
t
,F
t
, t ∈ T}
là quá trình d˘ báo ặưểc, n’u
(i) F
t
, t ∈ T kh´ng giảm;
(ii) X
t
∈ F
t
−
vèi mÁi t ∈ T.
1.4 Martingale
Giả sˆ (Ω,F ,P) là kh´ng gian xác suất ặôy ặề. X–t quá trình ng…u nhi™n
X = {X
t
,F
t
, t ∈ R
+
}.
òfinh ngh‹a 1.4.1. Dãy X = X
t
ặưểc g‰i là F
t
-martingale n’u:
(i) X = {X
t
,F
t
, t ∈ R
+
} là dãy phễ hểp.
(ii) E|X
t
| < ∞ vèi m‰i t ∈ R
+
.
(iii) Vèi s 6 t; s, t ∈ R
+
E(X
t
|F
s
) = X
s
(P− h.c.c).
òfinh ngh‹a 1.4.2. Quá trình ng…u nhi™n X = X
t
ặưểc g‰i là F
t
-martingale tr™n n’u các
ặi“u kiữn (i) và (ii) ặưểc thãa mãn và
(iii') Vèi s 6 t s, t ∈ R
+
E(X
t
|F
s
) 6 X
s
(P− h.c.c).
òfinh ngh‹a 1.4.3. Dãy X = X
t
ặưểc g‰i là F
t
-martingale dưèi n’u các ặi“u kiữn (i) và (ii)
ặưểc thãa mãn và
6
(iii'') Vèi s 6 t; s, t ∈ R
+
E(X
t
|F
s
) > X
s
(P− h.c.c).
1.4.1 ChÛ ˝
1. Tı ặfinh ngh‹a k˙ v‰ng ặi“u kiữn ta c„:
òi“u kiữn (iii) tưăng ặưăng vèi
∫
A
X
t
dP =
∫
A
X
s
dP, ∀A ∈ F
s
s 6 t.
òi“u kiữn (iii') tưăng ặưăng vèi
∫
A
X
t
dP 6
∫
A
X
s
dP, ∀A ∈ F
s
s 6 t.
òi“u kiữn (iii'') tưăng ặưăng vèi
∫
A
X
t
dP >
∫
A
X
s
dP, ∀A ∈ F
s
s 6 t.
2. Martingale, martingale tr™n, martingale dưèi ặậi vèi dãy các ặại lưểng ng…u
nhi™n {X
n
,F
n
}
n∈N
c„ th” ặưểc ặfinh ngh‹a như sau:
Giả sˆ (X
n
) là dãy các ặại lưểng ng…u nhi™n xác ặfinh tr™n kh´ng gian xác
suất (Ω,F , {F
n
}
n∈N
,P) , Khi ặ„, {X
n
,F
n
, n ∈ N} là :
+) Martingale n’u
(i) X
n
∈ F
n
,∀n ∈ N.
(ii) E|X
n
| < ∞ vèi m‰i n ∈ N.
(iii) Vèi n = 1, 2, ...
E(X
n
|F
n−1
) = X
n−1
,P− h.c.c.
+) Martingale tr™n n’u các ặi“u kiữn (i), (ii) ặưểc th˘c hiữn và
(iii') Vèi n = 1, 2, ...
E(X
n
|F
n−1
) 6 X
n−1
,P− h.c.c.
+) Martingale dưèi n’u các ặi“u kiữn (i), (ii) ặưểc th˘c hiữn và
7
(iii'') Vèi n = 1, 2, ...
E(X
n
|F
n−1
) > X
n−1
,P− h.c.c.
ThÀt vÀy, x–t trưÍng hểp martingale chºng hạn.
Vèi 0 6 m 6 n,F
m
⊂ F
m+1
⊂ .... ⊂ F
n
, n™n theo t›ch chất cềa k˙ v‰ng c„
ặi“u kiữn ta c„:
X
m
= E(X
m+1
|F
m
) = E(E(X
m+2
|F
m+1
)|F
m
) = E(X
m+2
|F
m
).
và ti’p tÙc như th’ ta thu ặưểc
X
m
= E(X
n
|F
m
).
3. Trong các ặi“u kiữn tr™n, ặi“u kiữn (ii) ( t¯c là ặi“u kiữn c„ k˙ v‰ng h˜u
hạn) c„ th” thay bêng ặi“u kiữn c„ k˙ v‰ng c„ ặi“u kiữn. Theo ặfinh ngh‹a, bi’n ng…u
nhi™n X ặưểc g‰i là c„ k˙ v‰ng c„ ặi“u kiữn ặậi vèi σ- trưÍng F , n’u vèi xác suất 1.
min(E(X
+
|F),E(X
−
|F)) < ∞.
Trong trưÍng hểp như th’, ặặt:
E(X|F) = E(X
+
|F)− E(X
−
|F).
Trong ặ„ X
+
, X
−
là phôn dưăng, âm cềa X, t¯c là:
X
+
=
X, n’u X > 0
0, n’u X 6 0
.
X
−
=
−X, n’u X 6 0
0, n’u X > 0
.
òặc biữt, n’u X c„ dấu kh´ng ặấi, thì E(X|F) lu´n lu´n c„ ngh‹a. Côn lưu ˝ rêng X
c„ k˙ v‰ng h˜u hạn khi và chÿ khi
E|X| = EX
+
+ EX
−
< ∞.
Ta ặưa ra ặfinh ngh‹a:
Dãy X = {X
n
,F
n
, n ∈ N}, ặưểc g‰i là martingale suy rẩng(ặậi vèi {F
n
, n ∈
N}), n’u:
(i) {X
n
,F
n
, n ∈ N} là dãy phễ hểp.
8
(ii) X
n
c„ k˙ v‰ng c„ ặi“u kiữn ặậi vèi F
n
vèi m‰i n ∈ N.
(iii) Vèi m 6 n;m,n ∈ N
E(X
n
|F
m
) = X
m
,P− h.c.c.
4. Khi kh´ng chÿ r‚ h‰ σ- trưÍng, thì ta ngôm hi”u ặang x–t h‰ σ- trưÍng t˘
nhi™n. Chºng hạn, khi n„i {X
n
, n ∈ N} là martingale, thì ta hi”u ặ„ là martingale ặậi
vèi dãy σ- trưÍng t˘ nhi™n σ 6 n, n ∈ N.
1.4.2 Các v› dÙ
V› dÙ 1.4.4. Giả sˆ (ξ
n
, n ∈ N) là dãy các bi’n ng…u nhi™n ặẩc lÀp vèi Eξ
n
= 0, n ∈ N.
Khi ặ„ các tấng ri™ng
S
n
= ξ
0
+ ... + ξ
n
.
là dãy martingale ặậi vèi F
n
= σ(ξ
0
, ..., ξ
n
). ThÀt vÀy, do S
n−1
∈ F
n−1
, t›nh ặẩc lÀp cềa
ξ
n
vèi F
n−1
, ta c„
E(S
n
|F
n−1
) = E(S
n−1
+ ξ
n
|F
n−1
) = S
n−1
+ Eξ
n
= S
n−1
.
V› dÙ 1.4.5. Giả sˆ (ξ
n
, n ∈ N) là dãy các bi’n cậ ng…u nhi™n ặẩc lÀp vèi Eξ
n
= 1, n ∈ N.
Khi ặ„ các t›ch ri™ng
X
n
=
n
∏
k=0
ξ
n
là dãy martingale ặậi vèi F
n
= σ(ξ
0
, ..., ξ
n
). òi“u này ặưểc ch¯ng minh như tr™n, cÙ th”
là:
E(X
n
|F
n−1
) = E(X
n−1
ì ξ
n
|F
n−1
) = X
n−1
ì Eξ
n
= X
n−1
.
V› dÙ 1.4.6. Giả sˆ X là bi’n ng…u nhi™n nào ặ„ c„ E|X| < ∞ và {F
n
, n ∈ N} là dãy σ-
trưÍng con kh´ng giảm cềa F . Khi ặ„, dãy:
X
n
= E(X|F
n
)
là dãy martingale ặậi vèi F
n
, n ∈ N. ThÀt vÀy, vì F
n−1
⊂ F
n
ta c„:
X
n−1
= E(X|F
n−1
) = E(E(X|F
n
)|F
n−1
) = E(X
n
|F
n−1
).
V› dÙ 1.4.7. D‘ dàng ki”m tra lại rêng, n’u (ξ
n
, n ∈ N) là dãy các bi‘n cậ ng…u nhi™n
kh´ng âm c„ k˙ v‰ng h˜u hạn, thì các tấng ri™ng:
X
n
= ξ
0
+ .... + ξ
n
.
là dãy martingale dưèi ặậi vèi F
n
= σ(ξ
0
, ...., ξ
n
).
9
V› dÙ 1.4.8. N’u X = {X
n
,F
n
, n ∈ N} là martingale và g là hàm lÂi vèi E|g(X
n
)| <
∞, n ∈ N, thì {g(X
n
),F
n
, n ∈ N} là martingale dưèi. ThÀt vÀy, theo bất ặºng th¯c Jensen
vèi m 6 n ta c„:
g(X
m
) = g(E(X
n
|F
m
)) 6 E(g(X
n
)|F
m
).
V› dÙ 1.4.9. Tưăng t˘ ta c„: N’u X = {X
n
,F
n
, n ∈ N} là martingale dưèi và g là hàm lÂi
kh´ng giảm vèi E|g(X
n
)| < ∞, n ∈ N, thì {g(X
n
),F
n
, n ∈ N} là martingale dưèi.
1.4.3 Các t›nh chất
òfinh l˝ 1.4.10. Giả sˆ X = {X
n
,F
n
, n = 0, 1, ..., N} là martingale tr™n, và τ, σ là hai
thÍi ặi”m Markov (ặậi vèi {F
n
, n = 0, 1, ..., N} sao cho P{τ 6 N} = P{σ 6 N} = 1. Khi
ặ„:
X
σ
> E(X
τ
|F
σ
), ({τ > σ},P− h.c.c). (1.1)
T¯c là:
P{ω ∈ {τ 6 σ} : X
σ
< E(X
τ
|F
σ
)} = 0.
Do ặ„,
X
τ∧σ
> E(X
τ
|F
σ
),P− h.c.c. (1.2)
Ch¯ng minh. ThÀt vÀy, ặôu ti™n ta chÛ ˝ rêng
E|X
τ
| =
N
∑
n=0
∫
{τ=n}
|X
τ
|dP
=
N
∑
n=0
∫
{τ=n}
|X
n
|dP 6
N
∑
n=0
E|X
n
| < ∞.
t¯c là E|X
τ
| < ∞. Ti’p theo, ta chÛ ˝ rêng:
{τ > σ} =
N
⋃
n=0
{σ = n} ∩ {τ > n},Ω =
N
⋃
n=0
{σ = n}.
Vì th’ ta x–t tÀp {σ = n} và ch¯ng tã rêng (1.1) ặÛng ặậi vèi
ω ∈ {σ = n} ∩ {τ > σ} = {σ = n} ∩ {τ > n}.
Tr™n tÀp này X
σ
= X
n
n™n ta c„:
E(X
τ
|F
σ
) = E(X
τ
|F
n
), ({σ = n},P− h.c.c.).
Do ặ„ chÿ côn chÿ ra rêng tr™n tÀp {σ = n} ∩ {τ > n}
X
n
> E(X
τ
|F
n
),P− h.c.c.
10
Giả sˆ A ∈ F
n
. Khi ặ„:
∫
A∩{σ=n}∩{τ>n}
(X
n
−X
τ
)dP =
∫
A∩{σ=n}∩{τ=n}
(X
n
−X
τ
)dP
+
∫
A∩{σ=n}∩{τ>n}
(X
n
−X
τ
)dP
=
∫
A∩{σ=n}∩{τ>n}
(X
n
−X
τ
)dP (1.3)
>
∫
A∩{σ=n}∩{τ>n+1}
(X
n+1
−X
τ
)dP,
trong ặ„ bất ặºng th¯c sau cễng ặưểc th˘c hiữn là do: (X
n
) là martingale tr™n, n™n
tr™n tÀp
{σ = n} ∩ {τ > n} ∈ F
n
.
Ta c„:
X
n
> E(X
n+1
|F
n
), (P− h.c.c)
hoặc tưăng ặưăng:
∫
A
X
n
dP >
∫
A
E(X
n+1
|F
n
)dP =
∫
A
X
n+1
dP,∀A ∈ F
n
.
Ti’p tÙc bất ặºng th¯c (1.3), ta ặưểc:
∫
A∩{σ=n}∩{τ>n}
(X
n
−X
τ
)dP
>
∫
A∩{σ=n}∩{τ>n+1}
(X
n+1
−X
τ
)dP > ...
... >
∫
A∩{σ=n}∩{τ=N}
(X
N
−X
τ
)dP = 0 (1.4)
Vì tÀp Ω\
⋃
N
n=0
{σ = n} c„ ặẩ ặo kh´ng, n™n tı (1.4) suy ra (1.1).
òfinh l˝ 1.4.11. • Giả sˆ X = {X
n
,F
n
, n = 0, 1, ..., N} là martingale tr™n, và τ, σ là hai
thÍi ặi”m Markov (ặậi vèi {F
n
, n = 0, 1, ..., N}) sao cho P{σ 6 τ 6 N} = 1. Khi ặ„, ta
c„:
E(X
0
) > E(X
σ
) > E(X
τ
) > E(X
N
).
• Giả sˆ X = {X
n
,F
n
, n = 0, 1, ..., N} là martingale dưèi, và τ, σ là hai thÍi ặi”m Markov
(ặậi vèi {F
n
, n = 0, 1, ..., N}) sao cho P{σ 6 τ 6 N} = 1. Khi ặ„, ta c„:
E(X
0
) 6 E(X
σ
) 6 E(X
τ
) 6 E(X
N
).
11
• Giả sˆ X = {X
n
,F
n
, n = 0, 1, ..., N} là martingale tr™n, và τ là hai thÍi ặi”m Markov
(ặậi vèi {F
n
, n = 0, 1, ..., N}) sao cho P{τ 6 N} = 1. Khi ặ„, ta c„:
E|X
τ
| 6 E(X
0
) + 2E(X
−
N
) 6 3 sup
n6N
E|X
n
|.
Ch¯ng minh. Tı òfinh l˝ 1.4.10 ta c„ hai khºng ặfinh ặôu trong òfinh l˝ 1.4.11. Khºng ặfinh
th¯ ba ặưểc ch¯ng minh như sau:
Ta thấy
|X
τ
| = X
τ
+ 2X
−
τ
và theo khºng ặfinh th¯ nhất thì
E|X
τ
| = EX
τ
+ 2EX
−
τ
6 EX
0
+ 2EX
−
τ
. Do X = {X
−
n
,F
n
, n = 0, 1, ..., N} là martingale dưèi n™n theo khºng ặfinh th¯ hai thì:
E(X
−
τ
) 6 E(X
−
N
).
VÀy là,
E|X
τ
| 6 EX
0
+ 2EX
−
τ
6 EX
0
+ 2EX
−
N
6 EX
0
+ 2E|X
N
| 6 3 sup
n6N
E|X
n
|.
Vì các bất ặºng th¯c (1.3) và (1.4) trẻ thành ặºng th¯c ặậi vèi martingale, n™n
ta thu ặưểc:
òfinh l˝ 1.4.12. Giả sˆ X = {X
n
,F
n
, n = 0, 1, ..., N} là martingale, và τ, σ là hai thÍi
ặi”m Markov (ặậi vèi {F
n
, n = 0, 1, ..., N} sao cho P{σ 6 N} = 1,P{τ 6 N} = 1 Khi
ặ„, ta c„:
X
σ
= E(X
τ
|F
σ
), ({τ > σ},P− h.c.c.),
hoặc tưăng ặưăng
X
τ∧σ
= E(X
τ
|F
σ
), (P− h.c.c.).
òặc biữt, n’u P{σ 6 τ 6 N} = 1, thì
E(X
0
) = E(X
σ
) = E(X
τ
) = E(X
N
).
òfinh l˝ 1.4.13. Giả sˆ X = {X
n
,F
n
, n = 0, 1, ..., N} là martingale (martingale dưèi), và
τ là thÍi ặi”m Markov (ặậi vèi {F
n
, n ∈ N}). Khi ặ„, dãy "ngổt" tại thÍi ặi”m τ , t¯c là,
X
τ
= {X
n∧τ
,F
n
, n ∈ N}
cÚng là martingale( martingale dưèi).
12
Ch¯ng minh. ThÀt vÀy, ta thấy
X
n∧τ
=
n−1
∑
m=0
X
m
I
{τ=m}
+ X
n
I
{τ>n}
.
Suy ra X
n∧τ
là F
n
-ặo ặưểc và c„ k˙ v‰ng h˜u hạn. Hăn n˜a,
X
(n+1)∧τ
−X
n∧τ
= I
{τ>n}
(X
n+1
−X
n
),
do ặ„
E(X
(n+1)∧τ
−X
n∧τ
|F
n
) = I
{τ>n}
E((X
n+1
−X
n
)|F
n
) = 0(> 0).
NhÀn x–t 1. 1) N’u X = {X
n
,F
n
, n ∈ N} là martingale, thì hàm trung bình EX
n
kh´ng
phÙ thuẩc n ∈ N.
ThÀt vÀy, vèi m 6 n ta c„:
EX
m
= E(EX
n
|F
m
) = EX
n
.
2) N’u X = {X
n
,F
n
, n ∈ N} là martingale dưèi thì hàm trung bình EX
n
kh´ng giảm theo
n ∈ N.
ThÀt vây, vèi m 6 n ta c„:
EX
m
6 E(EX
n
|F
m
) = EX
n
.
3) N’u X = {X
n
,F
n
, n ∈ N} là martingale, thì hàm E|X
n
|
p
, 1 6 p < ∞ kh´ng giảm theo
n ∈ N.
ThÀt vÀy, do |x|
p
, 1 6 p < ∞ là hàm lÂi, n™n {|X
n
|
p
,F
n
, n ∈ N} là martingale dưèi.
Vì th’, tı nhÀn x–t 2 suy ra nhÀn x–t 3.
1.5 Quá trình ng…u nhi™n khả t›ch ặ“u
TÀp hểp tất cả các quá trình ng…u nhi™n khả t›ch tr™n (Ω,F ,P) k˝ hiữu là L
1
Mữnh ặ“ 1.5.1. Quá trình ng…u nhi™n X khả t›ch khi và chÿ khi vèi m‰i > 0 tÂn tại δ > 0
sao cho
∫
A
|X|dP < ,E|X| <
1
δ
, ∀A ∈ F ,P(A) < δ.
13
Ch¯ng minh. Giả sˆ X khả t›ch (X ∈ L
1
). òặt X
n
= |X|I
[|X|6n]
. Khi ặ„ X
n
↑ |X|;EX
n
↑
E|X|;E(|X|I
[|X|>n]
) ↓ 0 n™n tìm ặưểc n
0
sao cho
E(|X|I
[|X|>n
0
]
) <
2
. (1.5)
Lấy δ = min(
2n
0
,
1
E|X|
). LÛc ặ„, n’u P(A) < δ thì
∫
A
|X|dP =
∫
A
|X|I
[|X|>n
0
]
dP+
∫
A
|X|I
[|X|6n
0
]
dP
6
2
+
2
= .
Bất ặºng th¯c E|X| 6
1
δ
ặÛng do cách ch‰n δ.
òi“u ngưểc lại là hi”n nhi™n ặÛng.
Bất ặºng th¯c (1.5) gểi ta ặi ặ’n ặfinh ngh‹a sau.
òfinh ngh‹a 1.5.2. Giả sˆ H ⊂ L
1
= L
1
(Ω,F ,P). H‰ H ặưểc g‰i là khả t›ch ặ“u n’u
sup
X∈H
∫
[|X|>c]
|X|dP → 0 khi c → ∞. (1.6)
NhÀn x–t 2. a) N’u |X| 6 Y (h.c.c) ặậi vèi m‰i X ∈ H và Y ∈ L
1
thì H khả t›ch ặ“u.
b) MÁi h‰ h˜u hạn các quá trình ng…u nhi™n khả t›ch là khả t›ch ặ“u.
Mữnh ặ“ 1.5.3. Giả sˆ H ⊂ L
1
. Khi ặ„, H khả t›ch ặ“u khi và chÿ khi hai ặi“u kiữn sau
ặưểc thãa mãn: a) Bfi chặn trong L
1
, t¯c là: sup
X∈H
E|X| < ∞;
b) Li™n tÙc tuyữt ặậi ặ“u, t¯c là: ∀ > 0, ∃δ > 0 sao cho A ∈ F ,P(A) 6 δ thì
sup
X∈H
∫
A
|X|P < .
Ch¯ng minh. òi“u kiữn côn: Giả sˆ H khả t›ch ặ“u. òặt
X
c
(ω) =
X(ω), n’u |X(ω)| 6 c
0, n’u |X(ω)| > c
và X
c
= X −X
c
.
Ta c„
∫
A
|X|dP 6
∫
A[|X|6c]
|X|dP+
∫
A
|X
c
|dP 6 cP(A) + E|X
c
|. (1.7)
Lấy A = Ω trong (1.7) ta c„ a) n’u ch‰n c = c
ặề lèn ặ”
sup
H
E|X
c
| <
2
.
14
N’u lấy σ =
2c
thì
sup
H
∫
A
|X|dP 6
2
+
2
= .
òi“u kiữn ặề, giả sˆ h‰ H ⊂ L
1
thãa mãn a) và b). Cho > 0 và giả sˆ δ = δ() thãa mãn
b). òặt
c = sup
X∈H
E|X|/δ < ∞,
n™n P[|X| > c] 6
E|X|
c
< δ vèi m‰i X ∈ H. Tı ặ„ theo b)
∫
[|X|>c]
|X|dP < , ∀X ∈ H.
òfinh l˝ sau là s˘ mẻ rẩng cềa ặfinh l˝ Lebesgue.
òfinh l˝ 1.5.4. Giả sˆ (X
n
) là quá trình ng…u nhi™n khả t›ch, hẩi tÙ hôu chổc chổn tèi X .
Khi ặ„, ặ” X khả t›ch và E|X
n
−X| → 0 côn và ặề là (X
n
) khả t›ch ặ“u.
N’u (X
n
) kh´ng âm hẩi tÙ hôu chổc chổn tèi X thì EX
n
→ EX < ∞ khi và chÿ
khi (X
n
) khả t›ch ặ“u.
Ch¯ng minh. a) Giả sˆ X ∈ L
1
và E|X
n
−X| → 0. Khi ặ„
∫
A
|X
n
|dP 6
∫
A
|X|dP+ E|X
n
−X|. (1.8)
Ch‰n n
0
ặề lèn ặ” E|X
n
− X| <
2
vèi n > n
0
, ch‰n A ∈ F sao cho P(A) < δ
ặ”
∫
A
|X|dP <
2
và
∫
A
|X
j
|dP <
2
vèi j = 1, ..., n
0
(xem nhÀn x–t 2). Khi ặ„
sup
n
∫
A
|X
n
|dP 6
2
+
2
=
Mặt khác, do {E|X
n
−X|, n = 1, 2, ...} bfi chặn n™n trong (1.8) thay A = Ω ta c„
sup
n
E|X
n
| 6 E|X|+ sup
n
E|X
n
−X| < +∞.
VÀy (X
n
) khả t›ch ặ“u.
Ngưểc lại, giả sˆ (X
n
) khả t›ch ặ“u. Khi ặ„ sup
n
E|X
n
| < ∞, và tı Bấ ặ“ Fatou
suy ra E|X| < ∞. Ta c„
E|X
n
−X| = E|X
c
n
−X
c
|+ E|X
nc
|+ E|X
c
|. (1.9)
Cho > 0, ch‰n c ặề lèn ặ”
E|X
c
|+ sup
n
E|X
nc
| <
2
3
. (1.10)
15
Mặt khác, X
c
n
→ X
c
(h.c.c) và |X
c
n
− X
c
| 6 2c n™n theo ặfinh l˝ Lebesgue, tÂn tại n
0
sao
cho
E|X
c
n
−X
c
| <
3
khi n > n
0
. (1.11)
Tı (1.9), (1.10) và (1.11) ta c„ E|X
n
−X| n
0
.
b) Cfln lại côn ch¯ng minh rêng n’u (X
n
) kh´ng âm và EX
n
→ EX thì E|X
n
−X| →
0(do ặ„ (X
n
) khả t›ch ặ“u).
Ta c„
X + X
n
= X ∧X
n
+ X ∨X
n
,
0 6 X ∧X
n
6 X,X ∧X
n
→ X.
Theo ặfinh l˝ Lebesgue, E(X ∧X
n
) → EX.
Mặt khác, tı giả thi’t, E(X + X
n
) → 2EX . Tı ặ„ E(X ∨X
n
) → EX và do ặ„
E|X
n
−X| = E(X
n
∨X)− E(X
n
∧X) → 0.
òfinh l˝ 1.5.5. (òfinh l˝ Walle-Poussen) Giả sˆ H ⊂ L
1
. Khi ặ„, các ặi“u kiữn sau tưăng
ặưăng:
a) H khả t›ch ặ“u.
b) TÂn tại mẩt hàm G(t) xác ặfinh tr™n [0,+∞), lÂi dưèi, tđng và kh´ng âm sao cho
lim
t→+∞
G(t)
t
= +∞,
và
sup
X∈H
E[G(|X|)] < +∞ (1.12)
Ch¯ng minh. b)⇒a). òặt M = sup
X∈H
E[G(|X|)] < ∞.
Cho > 0, ặặt a = M/. Ch‰n c ặề lèn ặ” G(t)/t > a vèi t > c. Khi ặ„
[|X| > c] ⊂ [|X| 6 G(|X|)/a]
và như vÀy
∫
[|X|>c]
|X|dP 6
1
a
∫
[|X|>c]
G(|X|)dP 6
M
a
= , ∀X ∈ H.
a)⇒b). Tı s˘ khả t›ch ặ“u cềa H suy ra tÂn tại dãy sậ nguy™n dưăng (c
n
) tđng th˘c s˘ và
c
n
→ +∞ sao cho
sup
X∈H
∫
[|X|>c]
|X|dP 6 2
−n
, n = 1, 2, ...
16
Tı ặ„
∫
[|X|>c]
|X|dP >
∞
∑
k=c
n
kP[k < |X| 6 (k + 1)]
>
∞
∑
k=c
n
P[|X| > k] =
∞
∑
k=c
n
a
k
(X),
ẻ ặây, a
k
(X) := P[|X| > k].
Mặt khác,
sup
X
∑
n
∞
∑
k=c
n
a
k
(X) 6 sup
X
∑
n
∫
[|X|>c]
|X|dP
6
∑
n
sup
X
∫
[|X|>c]
|X|dP 6 1.
òặt
g
k
= max{n : c
n
6 k}, k = 1, 2, ...
R‚ ràng g
k
↑ +∞. òặt
g(t) = g
k
, khi t ∈ [k, k + 1).
Khi ặ„ g
k
↑ +∞. Hàm G(t) côn tìm là
∫
t
0
g(u)du. Ngoài ra
EG(|X|) 6
∞
∑
k=1
g
k
a
k
(X) =
∑
n
∞
∑
k=c
n
a
k
(X) 6 1,
ặ“u ặậi vèi X ∈ H, ngh‹a là c„ (1.12).
NhÀn x–t 3. N’u lấy G(t) = t
α
, t ∈ [0,+∞), α > 1 thì tı ặi“u kiữn sup
H
|X|
α
< ∞ suy ra
H khả t›ch ặ“u. òặc biữt, n’u X
n
→ X(h.c.c) và sup
n
E|X
n
|
α
0 bất k˙ thì
(|X
n
|
β
) khả t›ch ặ“u và E|X
n
−X|
β
→ 0,∀ 0 < β < α.
òfinh l˝ 1.5.6. (òfinh l˝ Dunford- Pettis) Giả sˆ (Y
n
)
n∈N
là dãy các bi’n ng…u nhi™n khả
t›ch ặ“u. Khi ặ„, tÂn tại mẩt dãy con (Y
n
k
)
k∈N
hẩi tÙ y’u v“ bi’n ng…u nhi™n khả t›ch Y,
ngh‹a là vèi m‰i bi’n ng…u nhi™n bfi chặn ξ ta c„
lim
k→∞
E(ξ(Y
n
k
)) = E(ξY ).
17
Chưăng 2
òfinh l˝ bi”u di‘n Doob- Meyer
2.1 Quá trình tđng t˘ nhi™n tr™n thang thÍi gian rÍi rạc
Cho (Ω,F , {F
n
}
n∈N
,P) là kh´ng gian xác suất ặôy ặề vèi bẩ l‰c (F
n
)
n∈N
.
òfinh ngh‹a 2.1.1. Dãy A = (A
n
)
n∈N
ặưểc g‰i là mẩt dãy tđng n’u n„ là dãy phễ hểp, khả
t›ch và thãa mãn A
0
= 0, A
n
6 A
n+1
hôu chổc chổn.
N’u A là mẩt dãy tđng thì vèi m‰i martingale bfi chặn M = (M
n
)
n∈N
ta c„:
E(M
n
A
n
) = E
n
∑
j=1
M
j
(A
j
− A
j−1
), ∀n > 1. (2.1)
ThÀt vÀy,
n
∑
j=1
M
j
(A
j
− A
j−1
) = M
n
A
n
−M
1
A
0
−
n
∑
j=2
A
j−1
(M
j
−M
j−1
), (2.2)
c„ k˙ v‰ng h˜u hạn. Mặt khác, A
0
= 0 và
E(A
j−1
(M
j
−Mj − 1)) = E(E(A
j−1
(M
j
−Mj − 1)|F
j−1
))
E((A
j−1
E(M
j
−Mj − 1)|F
j−1
)) = 0.
Lấy k˙ v‰ng hai v’ cềa phưăng trình (2.2) ta c„ c´ng th¯c (2.1).
òfinh ngh‹a 2.1.2. Mẩt quá trình tđng A = (A
n
)
n∈N
là quá trình tđng t˘ nhi™n n’u vèi m‰i
martingale bfi chặn M = (M
n
)
n∈N
ta c„:
E(M
n
A
n
) = E
n
∑
j=1
M
j−1
(A
j
− A
j−1
), ∀n > 1.
18
Do ặ„, mẩt quá trình A là mẩt quá trình tđng t˘ nhi™n n’u và chÿ n’u vèi m‰i martingale bfi
chặn M = (M
n
)
n∈N
ta c„:
E
n
∑
j=1
M
j
(A
j
− A
j−1
) = E
n
∑
j=1
M
j−1
(A
j
− A
j−1
), ∀n > 1.
Mữnh ặ“ 2.1.3. Cho A là mẩt quá trình tđng, các khºng ặfinh sau là tưăng ặưăng:
1) A là quá trình tđng t˘ nhi™n.
2) A
n
là F
n−1
- ặo ặưểc.
3) E
∑
n
j=1
A
j
(M
j
−M
j−1
) = 0 vèi m‰i martingale bfi chặn M và ∀n > 1.
Ch¯ng minh. (1) ⇐⇒ (3). ThÀt vÀy,
n
∑
j=1
A
j
(M
j
−M
j−1
) = M
n
A
n
−M
0
A
1
−
n
∑
j=2
M
j−1
(A
j
− A
j−1
)
= M
n
A
n
−M
0
(A
1
− A
0
)−
n
∑
j=2
M
j−1
(A
j
− A
j−1
)
= M
n
A
n
−
n
∑
j=1
M
j−1
(A
j
− A
j−1
).
(2) =⇒ (3): ThÀt vÀy,
∑
n
j=1
A
j
(M
j
−M
j−1
) = M
n
A
n
−
∑
n
j=1
M
j−1
(A
j
− A
j−1
).
⇒ E(
n
∑
j=1
A
j
(M
j
−M
j−1
)) = E(M
n
A
n
−
n
∑
j=1
M
j−1
(A
j
− A
j−1
)).
= E(M
n
A
n
)− E(
n
∑
j=1
M
j−1
(A
j
− A
j−1
)) = 0.
(3) =⇒ (2): Cho M là mẩt martingale bfi chặn bất k˙. Thì,
E(M
n
(A
n
− E(A
n
|F
n−1
))) = E((M
n
−M
n−1
)A
n
) + E(M
n−1
(A
n
− E(A
n
|F
n−1
)))
+E((M
n−1
−M
n
)E(A
n
|F
n−1
)) =: (i) + (ii) + (iii)
Vèi n > 1 cho Y
n
:=
∑
n
j=1
A
j
(M
j
−M
j−1
). Theo giả thi’t, E(Y
n
) = 0. Do ặ„ vèi n = 1
ta c„: (i) = E(Y
1
) = 0 và vèi n > 2 ta c„ (i) = E(Y
n
− Y
n−1
). Ti’p theo,
(ii) = E(E(M
n−1
(A
n
− E(A
n
|F
n−1
))|F
n−1
))
= E(M
n−1
E((A
n
− E(A
n
|F
n−1
))|F
n−1
)) = 0
19
= EM
n
(E(A
n
|F
n−1
)− E(A
n
|F
n−1
))) = 0,
và
(iii) = E(E((M
n−1
−M
n
)E(A
n
|F
n−1
)|F
n−1
))
= E(E(A
n
|F
n−1
)E(M
n−1
−M
n
|F
n−1
)) = 0.
Ta c„ ặi“u sau vèi m‰i martingale bfi chặn M,
E(M
n
(A
n
− E(A
n
|F
n−1
))) = 0,∀n > 1.
Cậ ặinh n > 1 và ặặt
Y := sgn(A
n
− E(A
n
|F
n−1
)).
Ta áp dÙng ặi“u tr™n cho martingale bfi chặn M = (M
k
)
k∈N
, tại:
M
k
:=
Y, n’u k > n
E(Y |F
k−1
), n’u 0 6 k 6 n− 1
.
Ta thu ặưểc
E|A
n
− E(A
n
|F
n−1
)| = 0.
Do ặ„ A
n
= E(A
n
|F
n−1
) hôu chổc chổn và ta k’t luÀn A
n
là F
n−1
- ặo ặưểc.
2.2 òfinh l˝ bi”u di‘n Doob- Meyer vèi thÍi gian rÍi rạc
òfinh l˝ 2.2.1. Giả sˆ X = {X
n
,F
n
, n ∈ N} là martingale dưèi. Khi ặ„, tÂn tại duy nhất
martingale M = {M
n
,F
n
, n ∈ N} và dãy d˘ báo ặưểc {A
n
,F
n−1
, n ∈ N} sao cho
X
n
= M
n
+ A
n
, ∀n ∈ N, P− hôu chổc chổn (2.3)
Ch¯ng minh. S˘ tÂn tại. òặt M
0
= X
0
, A
0
= 0 và
M
j+1
−M
j
= X
j+1
− E(X
j+1
|F
j
), j = 0, 1, ..., n− 1,
A
j+1
− A
j
= E(X
j+1
|F
j
)−X
j
, j = 0, 1, ..., n− 1,
t¯c là
M
n
= M
0
+
n−1
∑
j=0
[X
j+1
− E(X
j+1
|F
j
)]
A
n
=
n−1
∑
j=0
[E(X
j+1
|F
j
)−X
j
].
20
D‘ thấy A
n
là dãy tđng và d˘ báo ặưểc. Ta c„
E(M
n
|F
n−1
) = E
[
M
0
+
n−1
∑
j=0
(X
j+1
− E(X
j+1
|F
j
))|F
n−1
]
= M
0
+
n−2
∑
j=0
(X
j+1
− E(X
j+1
|F
j
)) + E
[
(X
n
− E(X
n
|F
n−1
))|F
n−1
]
= M
0
+
n−2
∑
j=0
(X
j+1
− E(X
j+1
|F
j
)) = M
n−1
.
Suy ra M = {M
n
,F
n
, n ∈ N} là martingale. Mặt khác
M
n
+ A
n
= X
n
∀n ∈ N.
VÀy vèi mÁi martingale dưèi X = {X
n
,F
n
, n ∈ N} lu´n tÂn tại martingale {M
n
,F
n
, }
n∈N
và dãy d˘ báo ặưểc {A
n
,F
n−1
}
n∈N
sao cho (2.3) thãa mãn.
T›nh duy nhất. Giả sˆ X
n
= M
′
n
+ A
′
n
, trong ặ„: M
′
= {M
′
n
,F
n
, n ∈ N} là
martingale, A
′
= {A
′
n
,F
n−1
, n ∈ N} là dãy tđng, d˘ báo ặưểc. Khi ặ„
A
′
n+1
− A
′
n = (A
n+1
− A
n
) + (M
n+1
−M
n
)− (M
′
n+1
−M
′
n
).
Lấy k˙ v‰ng c„ ặi“u kiữn ặậi vèi F
n
, ta c„
(A
′
n+1
− A
′
n
) = (A
n+1
− A
n
).
Vì A
0
= A
′
0
, ta ặưểc: A
n
= A
′
n
và do ặ„ M
n
= M
′
n
.
2.3 Quá trình tđng t˘ nhi™n vèi thang thÍi gian li™n tÙc
Cho a : R
+
→ R
+
là hàm tđng, li™n tÙc phải vèi a(0) = 0. TÂn tại duy nhất ặẩ
ặo Borel h˜u hạn ặfia phưăng à
a
tr™n (0,∞) sao cho:
à
a
((s, t]) = a(t)− a(s) ∀s, t ∈ (0,∞)
Ta ặfinh ngh‹a t›ch phân Stieltjes cềa hàm Borel bfi chặn b(t) ặậi vèi a(t) tr™n khoảng
(t
1
, t
2
] bẻi:
∫
t
2
t
1
b(s)da(s) :=
∫
t
2
t
1
bdà
a
.
Các ặfinh l˝ quen thuẩc ặậi vèi t›ch phân Lebesgue ặưểc mẻ rẩng ặậi vèi t›ch phân
Lebesgue -Stieltjes. chºng hạn òfinh l˝ hẩi tÙ bfi chặn ặưểc mẻ rẩng như sau:
21
N’u |b
n
| 6 M và lim
n→∞
b
n
= b thì
lim
n→∞
∫
t
2
t
1
b
n
(s)da(s) =
∫
t
2
t
1
b(s)da(s).
Ta c„ th” xem ặây là ặfinh l˝ hẩi tÙ bfi chặn ặậi vèi t›ch phân Lebesgue - Stieltjes.
X–t (Ω,F ,P) là mẩt kh´ng gian xác suất, vèi bẩ l‰c (F
t
)
t∈R
+
thãa mãn các
ặi“u kiữn th´ng thưÍng. ChÛng ta bi’t rêng mẩt martingale bất k˙ lu´n tÂn tại mẩt
bản sao c„ quá ặạo là quá trình cadlag vì vÀy chÛng ta lu´n giả thi’t martingale c„
quá ặạo cadlag.
òfinh ngh‹a 2.3.1. Mẩt quá trình li™n tÙc phải A = (A
t
)
t∈R
ặưểc g‰i là mẩt quá trình tđng
n’u n„ là quá trình phễ hểp, A
0
= 0 hôu chổc chổn, khả t›ch, và t 7→ A
t
(ω) là hàm tđng
tr™n R
+
hôu chổc chổn.
._.
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- LA5849.pdf