Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Стохастические дифференциальные уравнения и диффузионные процессы

..pdf
Скачиваний:
7
Добавлен:
12.11.2023
Размер:
21.35 Mб
Скачать

§ 6. СЛУЧАЙ С ГРАНИЧНЫМИ УСЛОВИЯМИ з и

Л’ (б (е)) = о (1) •Далее,

/ ? «

 

2

 

#

<s

PA(s- ) X ' Рм>f0A(*-)^]) +

 

 

 

 

 

 

seDp,s«t(h)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

°(®А(.‘=-)А’Р е

 

+

/ 22 (T ^ I). РЧг1)Х ’ Рев [94 fj)X ] ) : =

+

712*

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

x(ti) =

А (ф(^)—)• Согласпо формуле последнего ухода,

 

 

 

 

 

 

 

f,

 

 

 

I

г сг(ю')Л(<2~*)

 

 

 

 

 

 

 

Е(ПщВ)~Е

f

F x(psX)rf(p(s)

f

)

 

 

 

 

w')dw'd(u)Ф И и

»|

рх

Д

 

 

 

 

 

 

 

1)Г(0)

 

 

 

 

 

 

■]

 

 

 

 

 

 

X^{a(u)')>eV(f1 )}^ 2 (Ptl—3й7 ) П

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f

reV(fi-s)

 

 

 

 

^

-1

 

 

 

 

Е

 

/ч (р Д ) drp(s) I f

 

f

Ф1(и, psX, w')dwd(u) |x

 

 

 

 

 

.0

 

 

 

 

 

ljr\D) L

о

 

 

 

 

 

J

 

 

 

 

 

 

 

X

I{o(w ')> e\ i(i2 (

p (

j) _n

s

w(dw^

) j

=

 

 

 

 

 

 

-h

F!

(

p

 

[

rP t-4)

 

 

 

 

1

 

(

«

, р

 

- Е

[

Дd(f (a))

 

f

 

 

 

w')fdwd(и) ФX *

 

 

 

 

 

 

(yr\D) L

о

 

 

 

 

J

 

 

 

 

 

 

 

 

X

 

 

 

 

2 (P(l_ sw ) ” A<S>

+

 

 

 

 

 

 

 

 

Г"

11

(рД) d Ф(*)

J

J ф* (U| рД , и,') rfu/d(и) -

 

 

 

 

+

E

J

F ,

 

 

 

 

ii—8

 

 

 

 

 

 

I{a{w')>e)F2(

p

f l

_ wZ(s)w

(du/)j'

 

 

 

-

j

Ф*в(и,рвХ, w^dw^u)

 

 

 

Тогда, очевидно,

 

 

 

 

 

 

 

 

=

>

!

( e

)

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

£ ( /ц Я ) + а 1(8 )= £

 

 

-

 

 

 

PM,^X, рав[0А(8_Д])|Я^

 

 

 

 

 

 

 

 

 

s S D p ,3 « p ((,)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a (9A ( s - ) ^ ) > 8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Согласно

лемме 6.9,

a2(e) — о(1),

что

и

завершает доказательство

 

оценки

(6.76).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S(s). ограниченный ступенчатый процесс. Согласно

 

лемме 6.6,

 

!

 

 

 

*

 

 

 

 

г

 

 

 

 

 

 

 

S8(t)

 

 

(s) +

 

 

 

 

при

e -> 0

 

 

 

 

 

 

J g (s) dB

j g (s) dq> (s) n. H.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

312

ГЛ. V. ДИФФУЗИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ НА МНОГООБРАЗИЯХ

и поэтому

t

 

t

 

Yt (t) = Se(t)

(s) dBd (s) + f g (s) d<t (s) - M (t)

 

о

e

по вероятности при e 0. Согласно лемме 6.9 легко заключаем, что- t

этот предел имеет вид

\h(s)dq>(s)

для некоторого

ограниченного-

 

 

о

 

 

согласованного процесса h(s). Следовательно,

 

I h (s) d<p (s) =

 

t

t

 

j

g (s) dBd (s) +

j g (s) i<p(s) — M (t).

 

0

0

 

Отсюда мы выводим, что

t

 

 

t

 

f h{s)dy(s) =

j

g(s) dq(s) и

§ g(>s dBd(s) =

M(t).

 

0

 

0

 

Перейдем к случаю общего процесса g(s). С этой целью выберем последовательность {^(s)} ограниченных ступенчатых процессов таких, что

Г <

-> 0 оо).

Е J I gh(*) — 8 (*) I3

 

Легко видеть, что процесс Mh(t), построенный по процессу gk(s), стремится к М (t) и, следовательно,

t

M (t)= \g(s)dBd(s).

о

Л е м м а 6.11. Пусть g(s)— W ,(W (В))}-согласованный процесс

такой, что функция s*-*g(s)

непрерывна справа и имеет пределы

слева, а функция s *-*•Е [gf(.'?)2] локально ограничена. Пусть

Уе(<)

определяется равенством (6.72). Тогда

 

 

 

 

t

 

 

 

е->- 0.

(6.77)

Y e(t) -*• § g (u)d<f(u)

по вероятности при

о

 

 

 

 

 

Д о к а з а т е л ь с т в о . Предположим

сначала,

что

g(s)— ступен­

чатый процесс. Тогда, согласно лемме 6.6,

 

 

 

t

t

 

 

 

 

Se(t)-+ j g (и) dBd (и) + j g (u) d(p (и )

n. н.

 

0

0

 

 

 

 

и, согласно лемме 6.10,

 

 

 

 

 

t

 

в <

 

 

 

Ma{t)^\g(u)dB d{u)

 

 

 

§ 6 . СЛУЧАЙ С ГРАНИЧНЫМИ УСЛОВИЯМИ

313

Том самым (6.77) выполняется. Теперь перейдем к случаю общего процесса g{s). Согласно лемме 6.7, мы можем выбрать последова­ тельность Igfc(s)} ступенчатых процессов, таких, что

gh (s) — i/k < g (s) < gh(s) + 1/fc.

Так как Ye(t) можно также выразить в виде

 

t

л

Г а(ш ')А ( t -s )A e

 

 

 

 

У 8 (t) =

J d(f>(s) |

 

 

j

Ф4.(«, и>, w') A (8 , u, w' («)) du X

 

 

0

3T(D) L

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X / {a (io ')> e }

nxW(du>')t

то имеем

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Yi (t) -

- i

Ф (t) < Ye (t) < Y\ (t) + -i- ф (t),

 

 

 

где Yg

соответствует

процессу

gk. Если сначала положить

е

О,

а затем к

°°, то получим требуемое заключепие.

равенства

Теперь мы готовы к тому, чтобы дать доказательство

(6.65). Согласно лемме 6.10 и лемме 6.11 Se(t) = Mt(t)+

Ye(t)

стре-

 

 

 

 

 

t

t

 

 

 

мится

по вероятности

к

f g(s)dBd(s) + £ g(s)d(p(s), что

и дока-

зывает

(6.65).

 

 

о

о

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Доказательство (6.64) следует немедленно из следующего рас­ суждения. Предположим, что задало семейство пепересекающихся

открытых

неслучайных

интервалов

{еа}

в [0, °°)

такое,

что

J0,oo) \ 1J

имеет меру пуль. Тогда очевидно, что

 

 

 

а

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 *

j

 

g {и) dB{ (и) = j g (и) dB{ (и).

 

 

 

[«,7]Пеа

 

о

 

 

 

 

Действительно,

если

Е — объединение

всех

еа

таких,

что

\еа\> 8, то

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

g (и) dBl (и) =

 

 

 

 

 

2

 

.f

[ I E(») g («) dBl (и),

 

 

 

|ва|>е1®>ОП*а

 

 

®

 

 

 

 

так как ea — неслучайные интервалы; более того, ясно, что

 

t

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

j* I E («) g (и) dBl (и) -*■J g (и) dBl(и) B j ? 2 (P) при

e -*• 0.

 

e

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

Так как (Л (к)}

определяется только через

{Bd(t)}, то оно не зави­

сит от Ш'(£), i =

l, 2,

..., d — 1>. Согласно

теореме

Фубини интер­

314

ГЛ. V. ДИФФУЗИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ НА МНОГООБРАЗИЯХ

валы

(.4(s—), A (s)) можно считать неслучайными интервалами и

поэтому получаем (6.64).

Ь) Общий случай. Доказательство утверждения (1) подобно до­

казательству в случае (а). Что касается доказательства (II),

то за­

метим, что можно считать d =

r. Действительно, если r< d ,

то тог­

да положим

 

 

о* {х) == 0

для г < к <1А

 

и затем присоединим d — г независимые винеровские процессы Br+l(t), Br+Z(t), ..., Bd(t). Если r > d , рассматриваем r-мерный процесс ( Yl(t), У2 (г), ..., YT~d(t), Xl(t), ..., Xd(t)), полагая, папример Yl{t)= Bl(t), Yz(t)= Bz(t), ..., Yr~d(t) = Br~d(t) . Рассмот­

рим сначала случай o),(s)s=8t и bd(x )^ 0. Тогда [.B‘ (i), Bz(t), . . .

..., Bd~'(t), Xd(t) — Xd(0) + -В‘'(г) + ф(г)] — отраженное броуновское движение и применимо доказательство случая (1). Затем рассмат­ риваем случай ot (х) г= 82. Тогда, посредством нреобразовапия сноса (гл. IV, § 7), этот случай сводится к первому случаю. И, наконец, мы рассматриваем общий случай. Этот случай сводится ко второму случаю посредством следующей замены координат и преобразова­

ния броуновского движения. Поскольку a'J(x) принадлежит

классу

С3 по допущению, то можем найти С2-фупкцию f(x) на

D

такую,

что / ( я ) >

0, f(x) = 0 тогда и только тогда, когда x ^ d D

и

 

 

 

 

 

 

 

аб (х) —. —. =

1 на 0D.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

их1дх}

 

 

 

 

 

 

 

Для

3t =(X(t),

B(t)

M(t),

ц>(1))

положим

£ =( %(t ),

B(t),

M(t),

<p(f)), где

$ ‘ (t) =

X'(t),

 

1,

2,

..., d -

1, и

Xd(t) = j(X(t)). X со­

ответствует [о,

b,

x,

c ad,l(x) =

1. В силу преобразования броунов­

ского движения из B{t)

в B(t)

 

(гл. IV,

§ 7), можем предположить,

ЧТО

Ofe (х) = bdh.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Доказательство теоремы 6.6 завершено.

 

как

и

выше,

Пусть £ =( X( t ) ,

B(t),

M(t),

ф(г))

задается

a j(t, ж)— гладкая функция на [0,

°°)Х 5 . Тогда f{t, X(t))

являет­

ся непрерывным (й**?)-семимартингалом.

 

 

 

 

 

 

Т е о р е м а

6.7. Пусть g(t) @~t - согласованный

процесс

такой,

что функция t

 

g(t)

непрерывна справа и

имеет

пределы

слева,

а функция t^E[g(t)~]

локально ограничена. Тогда

 

 

 

 

А(«)Д(

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 *

J

S iu) dj (Wj X (и)) =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

*S D A (s -)A (

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L

 

 

 

 

‘l-1

*

1

 

 

 

 

 

 

 

 

=

g(«) dj (и, X (u)) -

2 2

 

 

(w>X (“)) TS(X (M)) dMl(и)

 

0

 

 

 

 

 

f=1 0

 

 

 

 

 

 

 

 

§ 6. СЛУЧАЙ С ГРАНИЧНЫМИ УСЛОВИЯМИ

315

 

- 1 ^ { 2 ( р‘ (А м ) -

 

 

^

х (“ » +

 

 

 

а- 1

 

 

2

 

]

 

 

 

+ Т

2

 

aij (Х (“ ))

 

Х И К

(“ )• (6-78)

 

 

 

i , j ~

L

 

 

 

J

 

Д о к а з а т е л ь с т в о .

Пусть А

и

L определяются

равенствами

(6.45) и (6.46). Согласно формуле Ито,

 

 

 

g ( u ) d f ( u ,

X (и))

=

 

 

 

 

 

 

 

 

= g (и)

 

 

d

 

г

 

 

 

(и ))Oh { X (и) ) d B h (и) +

{и, X

(и)) d u +

 

 

g ( u )

{и,

X

 

d — 1 s

г=1 к=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(«)) t{(X (и)) AM1(и) +

 

 

+

2 2 8 (и) д х 1

(«. *

 

 

 

 

7

1

 

 

 

 

 

 

1= 1 ;=i

+g(u)(Axf)(u,X(u))du + g(u)(Lxf){u, X(u))dcp(u).

Всилу теоремы 6.6, левая часть соотношения (6.76) равна выражению

' а d г г ' 1

(и) §(■(«, X{u))du +

2

2

) z w £ l ( u’ X(u))ol(X(u))dBk(u) +

0

 

 

 

 

i==1 ,t=l 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V *

V 4

Г

.

df

v ,

.. al (X («)) о* (X («))

J . .

 

 

+

i=l*=1'

 

 

(«’ x (*)) —

add ( X (и))

 

d<p(u) +

 

 

2

2

U м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

i g{u)(Axf)(u, X(u))du =

 

 

 

A

 

 

 

 

 

« -i s A

 

 

 

 

 

 

 

■J g (И) df (u, X («)) — 2

2 12 (“ ) 5

i

(“X))T' (X (“ ) ) (

“ ) —

0

 

 

 

 

 

1=1,=10

 

x

 

 

 

 

 

 

 

-

j f w [ « , « . * ( . » -

2

$ § “

й < “ . x и ] * ( “ )•

Так как

V» adi(ж) <?/ . .

 

 

 

 

 

 

 

r ,,

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

2

{i»‘ и

-

7 ^ - ]

5

- <u’ *> +

T J

,

( I )

(и * *> •

то получаем желаемое заключение.

316 ГЛ. V. ДИФФУЗИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ ПА МНОГООБРАЗИЯХ

С л е д с т в и е . Тождество

 

 

 

 

 

 

А(j)At

 

 

 

 

t

 

 

2 *

i

g (и) df (и, X (и)) =

J g ( u ) df (и, X (и))

(6 .7 9 )

s e D A ( s - ) M

 

 

 

 

О

 

 

справедливо для всякой гладкой функции / (и, х )

на [0 , °°) X

D тог­

да и только тогда, когда

 

 

 

 

 

 

ati (х) =

0 и

р*(х) =

adJ —

тождественно

на dD,

(6.80)

 

 

 

a

(J.)

 

 

 

 

 

 

i, / =

1, 2,

... ,d — 1.

 

 

О п р е д е л е н и е

6.2. Процесс X называем нормально отражен­

ным диффузионным

процессом,

если

выполняется условие

(6.80).

§ 7. Стохастическое вариационное исчисление Малливэна для винеровских функционалов

Как мы видели выше, сильные решения стохастических диффе­ ренциальных уравнений являются функционалами от броуновских движений. Такие функции часто называются винеровскими функци­ оналами или броуновскими функционалами и изучались многими авторами с различных точек зрения (см., например [82], [67], [85] и [21]). Недавно П. Малливэн ([106], [107]) дал новый подход к анализу винеровских функционалов, в частности, к анализу силь­ ных решений стохастических дифференциальных уравнений. Затем он применил этот метод к проблеме С” -гипоэллиптичности уравне­ ний теплопроводности. В этом параграфе мы дадим введение в эту интересную работу Малливэна, ограничиваясь случаем евклидовых пространств. Малливэн определил понятие производных для вине­ ровских функционалов в терминах процессов Орнстейна — Уленбека над винеровскими пространствами. Нам удобпее здесь восполь­ зоваться формулировкой, данной Шигекава [182].

Прежде всего дадим точное определение нроизводпых для вине­ ровских функционалов. Что касается r-мерного винеровского прост­

ранства (w„r,^ ( w O ,P w), то оно уже было введено в этой книге:

WJ — совокупность

всех непрерывных функций w : [0,

°°)

Rr та­

ких, что w{0 ) = 0 с

топологией равномерной сходимости на ограни­

ченных интервалах, Ш(W J)— топологическое о-поле и

P w — вине-

ровская мера

па (W Q, $ (W#)). В этом параграфе мы

ограничива­

емся случаем

конечного временпого интервала [0, Г],

где

Т > 0 —

произвольное, но фиксированное

число. Мы пользуемся тем же обо­

значением WJ

для совокупности всех непрерывных функций

w: [0, Г]

Rr

таких, что w(0)

= 0. Пространство

W p — бапахово

пространство

с

нормой *) |)ш| =

max |w( t ) |. Через

$ (W J ). будем

________________

0«!«Г

 

*) Все векторные пространства предполагаются вещественными.

§ 7. ВАРИАЦИОННОЕ ИСЧИСЛЕНИЕ МАЛЛИВЭНА

317

обозначать пополнение о-поля

(WJJ) по мере Pw. Любая измери-

мая функция, определенная па винеровском пространстве (Wj,,

a {w i ),p w), называется винеровским функционалом. Два винеровских фупкционала F, и F2 (определенные на одном и том же прост­ ранстве) отождествляются, если Ft (w )= t\(w) для Pw-почти всех

w. Пусть II — подмножество WJ, определенное равенством

5 = { ic e

WJ; каждая компонента вектора w

 

 

 

 

 

абсолютно непрерывна и имеет интегрируемую

 

 

 

 

в квадрате производную).

Н — гильбертово пространство со скалярным

произведением

(7.1)

 

 

 

т

 

 

 

 

 

 

<W, v>H =

\W(s) •V (s) ds,*)

w,v<=H.

 

(7.2)

 

 

О

 

 

 

 

 

Очевидно, Н — линейное подпространство пространства WJJ и

инъ­

екция г: И-*- WJ непрерывна с плотной областью определения.

Пусть Е — банахово

пространство. Функция E(w):Wl~*- Е

на­

зывается

Фреше-дифференцируемой в точке ш0 е

WJ,

если сущест­

вует **)

Т = TWoе 3? (Wo, Ё) такое, что

 

 

 

 

 

F(iv + w0 F{w0 = Т(w )+ о(\\шЦ

при

IIH?II-> 0.

(7.3)

TWt обозначается через

F' (w0 , a ТЮо ^

_ через

(F(w0), w).

Ес­

ли функция F Фреше-дифференцируема в каждой точке, то F на­ зывается просто Фреше-дифференцируемой. Если F Фреше-диф­

ференцируема и

F'(w) :W j-> SB(W j, Ё)

Фреше-дифференцируема,

то

определяется

F" (w): W j-v SB( W

^ (W j£ )) = S ’2 (W j, Ё).

Вообще Fin)(w),

если оно существует, является функцией Е(п)(ш):

w

(Wo,

(WJ, Е)) = й ” » (w ;, Е\ a <?n(W ', Е) -б а н а ­

хово пространство во всех непрерывных полипейпых (мульти-

липейпых) отображений из W QXW^X . . . x W «

в Е с

операторной

 

 

 

П

 

 

 

 

нормой.

Функция

F(w):Wo->- Е называется II-дифференцируемой

в точке и?0е WJ,

если существует S =

& (Я, Е)

такое,

что

для ***)

h ^ II

 

 

 

 

 

 

 

F(w0 + h) — F(w0 = S(h)+ оШ\\н)

при

НАН* -*• 0.

(7.4)

*>

!

Т~

 

 

 

 

 

(s) =■ —j~sw (s),a w(s) v(&’) — скалярное произведение вRr.

 

**)

 

,Ё) —банахово пространство всех непрерывных линейных опе­

раторов изWJ в £ с операторной пормой.

 

 

 

 

***)

II/гIIл = Г<А, h)u, h<=H.

 

 

 

 

318

ГЛ. V. ДИФФУЗИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ ИЛ МНОГООБРАЗИЯХ

Sn,B обозначается через DF(w0 ,

a SWi)(h)— через

(DF(w^), h).

Если F //-дифференцируема в каждой точке,

то мы просто скажем,

что

F Н-дифференцируема.

Аналогично

можно

определить

DnF е SEn(H, Е). Очевидпо, что если Ftu> существует, то и D“F су­

ществует и DnF (w) =

F(n) (w) 1нхтг._ун _

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

П

 

 

 

 

 

 

В дальнейшем мы всюду предполагаем, что Е — R1;

2 я (Wo, R1)

и 2

n(1I,

R')

обозначаются просто через 3?п(w;) и 3 ’”(Н),

соответ-

ствеппо. Заметим, что 2? 1 (Wd) =

(Wj,)*

и 3?1 (Н )= Н *

(дуальные

пространства).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пусть

3?(г){Н)

подкласс

пространства

2 >п(Н),

образованный

всеми полинейныыи формами У: Я х Я х

П

R1

 

такими, что

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

IIУ IH S

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, Ain) 2< o o ,

(7.5)

где

{hi)— ортонормальпый базис

(ОНБ)

пространства

Н.

Хорошо

известно, что выражение в (7.5)

не зависит от выбора ОНБ. Число

ЛУНиа пазывается нормой Гильберта Шмидта формы V

)(Н).

i?"2) (Н) — гильбертово

пространство

со

скалярным

произведением

(^1, V2 HS =

 

2

 

М Ч

’ Ч ’

•»

^tn) ^2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(7.6)

где

{й<}

представляет

собой

ОНБ

в

II.

9?*2 (Я)

 

совпадает с

Н* 0 Н* 0

. . .

0

И*,

а 3?\2)Н =

Н*

можно отождествить с II оче-

видным

П

'

 

V ^H *

отождествляется

с hv ^ H

посредством

образом:

V (h) = (hv, й>н для всякого h е

//

и ИУ11П* =

IIAFIIH.

 

 

 

 

О п р е д е л е н и е

7.1. Функция

F: W 0r-> R называется

гладким

функционалом,

если

для

некоторого

п 3* 1 существует

С"-функция

j(x 1 , х2,

 

, хп) на И", удовлетворяющая нижеприведенному усло­

вию (Р)

и последовательность

0 *£ tt ^

t2 ^

^ fn

 

Т такая, что

 

 

 

 

 

F(w) = f(w{tl),

w(t2 ,

....

w(tn)).

 

 

(7.7)

Будем говорить, что / удовлетворяет условию (Р), если для любого мультииндекса а = (ai, а2, ■■. ап) , at > О, существуют положитель­ ные константы Ка и Na такие, что

|£)“/ (я)

1 + Ы л“ ) для всякого х (= Rn,

т. е. / и ее производные имеют не более чем полиномиальный порядок роста.

§ 7. ВАРИАЦИОННОЕ ИСЧИСЛЕНИЕ МАЛЛИВЭПА

319

Ясно, что если F — гладкий функционал, то Fw существует для всякого п и, следовательно, существует DnF для всякого п. Кроме

того,

DnF (w) f=

(Н) дня

всякого

w e WJ

и Ш’!Р(и;) HIiS имеет

моменты любого порядка относительно виперовскон меры Pw.

Пусть Е — банахово

пространство

с

нормой

1М1В.

Как

обычно,

через

2 >p(Pw; Е), р ^

1, обозначаем

совокупность всех Zf-зпачных

виперовских функционалов F таких, что

: ^

P

w

(

^

) j 1/p< o o

 

 

|Р|;„ =

J

f ! ! ^

H

Если

I? = R, то

3?p{Pw\ Е)

обозначается

просто

через

2 ’p(Pw).

Следуя Шигекава [182] мы теперь определим понятие слабой про­ изводной для веществешюзначного виперовского функционала F.

О п р е д е л е н и е 7.2. Пусть Р:

W o-> R — винеровский функцио-

нал и пусть jB0,

рг, ..., рт>

1.

Скажем, что F e f f (р0, ри ..., рт >

если существует последовательность гладких функционалов

такая, что

 

 

 

(I) F

e ^ o ( F ,v) п Fh^ F

в

Z Va(P w),

(И)

Ш7ц (щ) } — последовательность Коши в S?Vi (Р 1v; s u m )

для i = l , 2 , . . ., т.

Из нижеследующей леммы вытекает, что

Нщ DlFh в

(Ри »

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k—юо

 

 

S (2) (Щ)

единственным образом определяется по F. Таким образом,

мы можем сформулировать следующее определение.

 

 

О п р е д е л е н и е

7.3. Для F е Я (/)0, /ц,

...,

рт мы полагаем

DlF (W ) =

lim D'Fu (w) в

S V (P w, &\t) (II)),

i =

1, 2,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(7.8)

и называем

DlF (w) e

3?iti (Pw\SB\D (# ))

i-й слабой производной

функционала F.

 

последовательность

гладких

функционалов

Л е м м а

7.1. Если

{Fk(w)}

удовлетворяет условиям

 

 

 

 

 

 

(I) Fh(w )+ 0 в

& Ро(Р"'),

 

 

 

 

 

 

(II)

1УРк(и>)+в,(и>)

в S V.{PW^U )(H ))

для i = 1, 2,

..., тп,

то G i { w )

= 0 для (Pw)-n. в. w , i = 1, 2, ...,

тп.

рассмотреть

случай

Д о к а з а т е л ь с т в о

([182]).

Достаточно

/ = 1 ;

общий случай легко можно

свести к этому случаю посредст­

вом

рассмотрения

(l, D'F/t(w)), Z e

(Щ*ш Отождествляя H о

H* так же, как и выше, мы получаем

w;* cz Н* = II cz w0r.

Выберем /is W j* так, что Ш н = 1 и положим Я 1 = {ah; a e R 1).

320

ГЛ. V. ДИФФУЗИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ ПЛ МНОГООБРАЗИЯХ

Пусть / / 2

— ортогональное дополнение Hi в II и пусть Н2 — его за­

мыкание в W Q.

Тогда ясно, что имеем следующее разложение в

прямую сумму W Q= Нх ® Н г, задаваемое равенством *)

 

 

н>=(Л, w)h + {w — (ft, w)h}.

Заметим,

что (ft,

w) = 0 для w ^ H 2. Пусть я: w >-+n(w)= w — (ft,

w)h — проекция на H2, a P — образ меры Pw на Я 2 при отображе­

нии я. Записав w = th + v, f e R 1, v e н 2, немедленно находим,

что

Pw (dw) — —$=. e~fi^dtP (d\).

Далее,

 

 

 

 

 

 

 

 

j \Fh(w)f*Pw (dw) = \gh(^P(dv),

 

 

 

где

<

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

09

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Sh(v) =

J I Fh (th + v) |po

e- ' * / 2

dt.

 

 

 

Согласно предположению, g,h(v)->-0 в 2?i(P)

при

к -*■ °o,

и,

следо­

вательно, выбирая

при

необходимости

подпоследовательность,

мы

можем предположить, что

 

 

 

 

 

 

 

 

 

gh(v) - *0

при

к -*■ аз

для

v е Н2 (Р).

 

 

(7.9)

Согласно предположению, имеем также

 

 

 

 

 

 

 

 

j | DFk (w) G1 (w )$iP w (dw)-*-0

при

ft->oo

 

 

 

и,

w;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

следовательно,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f

|(DFk(w), ft>„ -

<fix (w), ft) \Pl P w (dw) =

 

 

 

 

 

 

 

j P (dv) j |(DFk(fft+v), ft>H-<G1(iA +

v), Л>нГ1^ е

- ‘а/а^ ^ О

 

2 *

'

 

 

 

 

 

при

fc-> oo,

 

 

 

 

 

 

 

 

Поэтому, выбирая опять при необходимости подпоследовательность, мы можем предположить, что

JСО |<DFk(iA+ v),A>H-<G1(ift + v)lA>Hri^ e “|,/4*-*-0

— OO

_ ^

(7.40)

 

при k-+<x> для v ^ H 2 (P).

*)

(h, w) — билинейная функция от fe e VVj и w e W 0. Если w s

Я, то

(fe, u>)

совпадает c <fe, ш>я-