 
        
        TV1
.PDFF1 Теорія імовірності, перший семестр
| P | n | 
 | → | 
 | 1 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 1 − p11 | 
 | 1 − p00 | 
 | == | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||||||||||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 1 − p11 | 
 | 1 − p00 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||||||||||
| 
 | 
 | 
 | n→ ∞ | 2 − p00 | − p11 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||||||||
| pi(0n) → | 
 | 
 | 1− | p11 | 
 | , і=0,1 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||||||
| 2 | − p00 − p11 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||||
| pi(1n) → | 
 | 
 | 1− | p | 00 | 
 | == | 
 | π 1 | π | 2 | 
 | , {π 1 ,π 2 | } –ергодичний розподіл. | 
 | 
 | ||||||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||||||||||||||||||||
| 2 | − p00 − p11 | 
 | π 1 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||||||||||||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | π 2 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||||||||||||||||||||||
| Лема Для незвідного неперіодичного Ланцюга Маркова X | n | , n ≥ 0 | n : Pn0 | > 0 | ||||||||||||||||||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 0 | 
 | |
Розглянемо ланцюг Маркова X n зі скінченою множиною станів.
| Теорема. Для незвідного неперіодичного Ланцюга Маркова X n , n ≥ 0 із скінченою | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | множиною станів {1,..., r} існує ергодичний розподіл π = | (π 1 ,...,π r ) , які є | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | границями | lim p | 
 | (n) | 
 | → | π | 
 | 
 | > 0, j = | 
 | , і крім того вектор π є єдиним | |||||||||||||||||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ij | j | 1,r | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | n→ ∞ | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | n→ ∞ | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | розв’язком системи лінійних рівнянь такого типу | 
 | 
 | 
 | |||||||||||||||||||||||||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | x j | = | ∑ xk | pkj , j = | 1,..., r | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||||||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | k | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | = | 
 | 1− | умова | нормування | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ∑ xk = 1, або∑ pik | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||||||||||||||||||||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | k | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | k | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |
| ◄ Розглянемо P(n) | = Pn - матриця переходу. Візьмемо j-ий стан, | визначимо два числа | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | M | j | (n) = | 
 | max p | ( n) | ; m | ( | n) | = | min p( | )n ; | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ij | 
 | 
 | 
 | 
 | j | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ij | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | m j (n) ≤ pkj( n) | ≤ M j( | n) | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||||||||||
| Запишемо рівняння Чепмена-Колмогорова | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||||||||||||||||||||||||||
| pij (n + 1) | 
 | 
 | 
 | 
 | r | 
 | 
 | 
 | pkj( n) . Звідси m j (n) | 
 | 
 | pij( n + 1) ≤ | M (j n) | 
 | 
 | 
 | |||||||||||||||||||||||
| 
 | = | ∑ pik | ≤ | 
 | 
 | 
 | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| m j (n) ≤ | 
 | 
 | 
 | k= 1 | 
 | 
 | 
 | 
 | pij( | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ≤ M(j | 
 | 
 | 
 | 
 | M(j )n . Тоді існують границі величин | ||||||||||||||||||
| m j( n + 1) | ≤ | n + | 1) | 
 | n + )1 ≤ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| lim m j (n),lim M j( n) | при n → ∞ | 
 | 
 | . Розглянемо k-ий стовпчик pik (n + | n0 ) і нехай “i” та ”j” | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| індекси, на яких досягається максимум та мінімум. | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 
 | 
 | pik (n + | 
 | n0 ) = | M k( n + | n0) | 
 | (за рівнянням Чепмена-Колмогорова ) | 
 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 
 | 
 | p jk (n + n0 ) = mk( n + n0) | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||||||||||||
| 
 | M | k | (n + n | 
 | ) = p | ik | ( n + n ) = | ∑ | 
 | p ( n) p ( )n | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||||||||||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 0 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 0 | 
 | 
 | 
 | 
 | il | 0 | lk | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | (n + n | ) = p | 
 | ( n + n ) | 
 | 
 | 
 | l | 
 | 
 | p ( n) p( )n | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||||||||||||
| 
 | m | k | jk | 
 | = | ∑ | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||||||||||||||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 0 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 0 | 
 | 
 | 
 | jl | 0 | 
 | lk | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | l | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| Розглянемо різницю між максимумом та мінімумом : | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
| M | k | (n + n | 0 | ) − | 
 | m | ( n + n ) | = | ∑ | (p | il | (n | ) − | p | jl | ( n ) ) | p | lk | (n) = | ∑ | + + | ∑ | − | ( суми з додатними та | |||||||||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | k | 
 | 
 | 
 | 0 | 
 | 
 | 
 | 
 | 0 | 
 | 
 | 0 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | l | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | l | 
 | l | 
 | 
 | 
від’ємними компонентами). Якщо підсилити додатну суму максимумом ,а від’ємну мінімумом, то отримаємо :
| M | k | (n + | n | 0 | ) − | m | ( n + | n ) ≤ | M ( n) | ∑ | + (p( | n) | − p( | n) | 0 | ) + | m | k | (n) | ∑ | − (p | ( n ) − | p ( n) ) | (***) | 
| 
 | 
 | 
 | 
 | k | 
 | 0 | k | il | 0 | jl | 
 | 
 | 
 | 
 | il | 0 | jl 0 | 
 | ||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | r | 
 | 
 | 
 | r | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| Оскільки ∑( pil (n0 )) = 1 та ∑(p jl (n0 )) | = 1, запишемо | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||||||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | l = 1 | 
 | 
 | 
 | l = 1 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |
31
 
| 
 | 
 | 
 | 
 | F1 Теорія імовірності, перший семестр | 
| 0 = ∑r (pil (n0 ) − | p jl( n0) ) = ∑+ | + | ∑− . Звідси випливає, що ∑+ = − ∑− , тобто | |
| l= 1 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| ∑ + (pil (n0 ) − p jl( n0) ) = dij < | 1 . Число станів скінчене тож d = max dij < 1 | |||
| l | 
 | 
 | 
 | i, j | 
| n0 ) − mk( n + | n0) | 
 | d (M k( n) − m(k )n ) . | |
| (***) M k (n + | ≤ | |||
Рекурентним чином отримаємо 0 ≤
Звідси max = min , та mk (n) ≤ pik( n)
M k (n) − ≤ M k( n)
mk( n) ≤
, тобто
| n | 
 | 
 | n | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||
| n | 
 | → 0 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||||
| d 0 | 
 | , | 
 | 
 | 
 | , d < 1, n > n | 
 | . | ||||
| 
 | 
 | 0 | ||||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | n→ ∞ | 
 | 
 | 
 | |||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | n0 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||
| lim pik (n) | . Звідси π k = | lim pik (n) | 
 | |||||||||
| n→ ∞ | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | n→ ∞ | 
 | 
 | |||
pij (n + 1) =
14243
↓
π j
| r | π | j = | 
| ∑ pik( n) pkj( 1) | 
 | 
 | 
| n | 
 | |
| k= 1 | ∑π | |
| 
 | 
 | |
k = 1
r
∑ pik (n) pkj k = 1
j = 1
| 
 | 
 | 
 | r | 
 | 
| Припустимо x1 ,..., xn | x j | = | ∑xk pkj | (*). По індукції покажемо, що | 
| задовольняють систему | 
 | k = 1 | ||
| 
 | 
 | = | π j | 
 | 
| 
 | x j | 
 | 
| 
 | 
 | r | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| вектор ( x1 ,..., xn ) задовольняє рівняння x j = ∑xk pkj (n) | (**) | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||
| 
 | 
 | k = 1 | r | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| r | r | r | r | n) | r | )n | 
 | 
 | ||
| Розглянемо ∑xk | pkj (n + 1) = ∑ xk ∑ pkl plj( n) = | ∑ | ∑ xk pkl plj( | = ∑ xl p(lj | = | x j | ||||
| k = 1 | k = 1 | l= 1 | l= 1 k= 1 | 
 | 
 | l= 1 | 
 | (**) | 
 | |
| 
 | r | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| При n → ∞ в (**) | x j = ∑xk π | j = π j . Це і доводить єдиність розв’язку системи | 
 | |||||||
| 
 | k = 1 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
лінійних рівнянь для стаціонарних ймовірностей. ►
Ланцюги Маркова з неперервним часом
Нехай визначено (Ω , U, P) – деякий імовірнісний простір. Розглянемо у ньому множину
| Xt = | 
 | Xt (w) випадкових величин , t – час, t [0,+∞ | ) , X = {0,1,...} . | |||||||||
| Сукупність випадкових величин Xt , t ≥ | 0 є ланцюгом маркова (лМ) з неперервним часом, | |||||||||||
| якщо, для будь-якого набору 0 ≤ | t1 < ... < | tk , і чисел i1 ,...,ik Ζ , ймовірність | ||||||||||
| P{Xt | k | = ik /Xt | k − | = | ik − 1 ,..., Xt = | i1 } = | P{Xt | k | = ik /Xt | = | ik − 1} | |
| 
 | 
 | 1 | 
 | 1 | 
 | 
 | 
 | k − 1 | 
 | |||
| Функції pij (s,t) = | P{ Xt = | j/X s | = }i | є перехідними ймовірностями лМ Xt | ||||||||
| Якщо pij (s,t) = | pij( t − s) | , то лМ є однорідним | 
 | 
 | ||||||||
Позначення: pij (t) - перехідні ймовірності однорідного лМ Надалі будемо вивчати саме однорідні лМ.
32
 
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | F1 Теорія імовірності, перший семестр | 
 | |||||||||
| 
 | Властивості перехідних ймовірностей: | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||||||||||||||||||||||||
| 
 | 1. pij (t) | ≥ 0, | i, j | X | вони невід’ємні. | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||||||||||||||||||||
| 
 | 
 | +∞ | (t) = 1, i | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||||||||
| 
 | 2. ∑pij | X . | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||||||||||||
| 
 | 
 | j= 0 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||||
| 
 | 3. Задовольняють рівнянням Чепмена-Колмогорова: pij (t + | s) = | +∞ | )t ≥ 0 | 
 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 
 | ∑pi k( t) pk (j | 
 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 
 | Якщо w = w0 – фіксоване, то функція Xt (w0 ) | 
 | 
 | X( t) | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | k = 0 | 
 | 
 | 
 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 
 | = | 
 | є вибірковою функцією лМ, або його | 
 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 
 | траєкторією. | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||||||||||
| 
 | Будемо розглядати ланцюги Маркова , для яких траєкторії є неперервними справа | 
 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 
 | функціями з ймовірністю 1. | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||||||||||||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||||||||||||||||||||
| 
 | Лема: Якщо траєкторія лМ Xt | , t | ≥ | 0 - неперервна справа з ймовірністю 1, то | 
 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | limpij (t) = | 1,i = | 
 | 
 | j = | δij | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | t→ 0 | 
 | 0,i ≠ j | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | +∞ | 
 | +∞ | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | X0} = | Ω | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||
| 
 | ◄ З умови леми випливає, що UI{w : Xtk | 
 | = | 0 , де X0 | – початковий стан лМ . | 
 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | m= 1k = m | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||
| 
 | inf Xk | = X0 , tk → 0 Отже Ω | 0 | – достовірна подія, і P{Ω | 0} = | 1. Тобто | 
 | 
 | 
 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 
 | 1 = | 
 | lim P +∞ | {w : X | tk | = | 
 | 
 | X | } | ≤ | limP{X | tm | = X | 0 | / X | 0 | = i} | = | lim p | ii | (t | m | ) ≤ | 
 | 
 | 
 | |||||||||||||||||||||
| 
 | 
 | 
 | m→ ∞ | 
 | 
 | 
 | 
 | I | 
 | 
 | 
 | 0 | 
 | m→ ∞ | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | m→ ∞ | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||||||||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | k = m | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||||||||
| 
 | ≤ | limpii (tm ) ≤ | 1 | 
 | 
 | limpii (tm ) | = | 1.► | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||||||||||||||||
| 
 | 
 | m→ ∞ | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | m→ ∞ | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||||||
| 
 | ЛМ, для якого limpij (t) = | 1,i = | j | = | δij називається стохастично-неперервним ланцюгом. | 
 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | t→ 0 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 0,i ≠ | j | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||||||||||||||||||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| 
 | Теорема: Для стохастично - неперервного лМ pij (t) | – рівномірно-неперервні по t. | 
 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 
 | ◄ Розглянемо pij (t + | 
 | h) − | pij( t) | 
 | +∞ | 
 | 
 | h) pk(j )t | 
 | 
 | p(ij)t | 
 | pij (t)(pii( h) − 1) + ∑pi k( h) pk (j )t . | 
 | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| 
 | 
 | = | ∑pi k( | 
 | − | = | 
 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | k = | 0 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | k ≠ i | 
 | 
 | 
 | 
| 
 | Отже: | 
 | pij (t + | h) − | pij( t) | 
 | 
 | ≤ | 1 − pii (h) + | ∑pi k( h) | 
 | = | 2(1 − pii( | h) | ) ► | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||||||||||||||||||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | k ≠ | i | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | Рівняння Колмогорова для лМ з неперервним часом | 
 | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| 
 | Рівняння Колмогорова дають можливість знаходити перехідні ймовірності лМ з | 
 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 
 | неперервним часом. | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | pi k (h) | − δi k | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||||||||||||||||
| 
 | Для лМ з неперервними справа траєкторіями | 
 | 
 | lim | = pi' k (0) = | ai k , які | 
 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | n→ 0 | 
 | h | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||
| 
 | називаються інфінітезимальними характеристиками лМ | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 
 | Q = | 
 | 
 | 
 | aij | 
 | 
 | 
 | 
 | – інфінітезимальна матриця лМ | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||||||||||||||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||||||||||||||||||||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | i, j | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | aij | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||
| 
 | Сума елементів по рядках матриці Q = | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | дорівнює 0 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | i, j | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||
| 
 | Теорема: Якщо траєкторії лМ Xt , t ≥ | 0 – неперервні справа, тоді має місце | 
 | 
 | 
 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 
 | перша система рівнянь Колмогорова (обернена): pij' | (t) = | ∑ai k pk j( t) , pij (0) | = δij | 
 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
k
33
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | F1 Теорія імовірності, перший семестр | |||||||||||||||||||||||||
| ◄ Як завжди розглянемо приріст функції, щоби потім перейти до похідної | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 1 | (pij | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ) − ∑ai k pk j (t) | 
 | 
 | 
 | 1 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||||||||||||||||||||||||
| 
 | 
 | (t | + h) − pij( t) | = | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ∑pi k | (h) pk j( t) − | 
 | 
 | pij( )t | − | 
 | ∑ai k pk(j )t = | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 
 | h | 
 | 
 | 
 | h | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 1 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | k | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | k | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | k | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||||||||||
| = | ∑ | (pi k (h) | − | δi k | − | ai k h) pk j( t) | виберемо стан n > | i .Тоді можлива оцінка: | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| h | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 
 | 
 | k | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||
| 
 | pij | (t + h) − | pij( t) | 
 | − | 
 | ∑ai k pk j (t) | 
 | ≤ ∑ | 
 | p | 
 | i k | (h) − | δ | i k | − ai k | 
 | 
 | + ∑ | 
 | p | i k | (h) | + | ∑ai k | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | h | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | h | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | h | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | (h) | 
 | 
 | k | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | k≤ n | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | k > n | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | k > n | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||||||||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ∑ | 
 | p | i k | 
 | 
 | 1 | 
 | 
 | 1 | 
 | 
 | 
 | 1 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ∑pi k (h) | 
 | 
 | 
 | 1 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 1 | ∑pi k | (h) − | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Так як | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | − | 
 | 
 | + | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | = | − | 
 | 
 | 
 | 
 | 1 − | 
 | 
 | 
 | + | 
 | 
 | 
 | = | 
 | − | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 1 | + | 0 = | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | h | 
 | 
 | 
 | 
 | h | 
 | h | 
 | 
 | h | 
 | 
 | 
 | h | h | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | k > n | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | k > n | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | k≤ n | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||||||||||||||||||||||||||
| 
 | 
 | 
 | 1 | 
 | 
 | 
 | ∑pi k (h) − | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | pi k (h) − δin | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||||||||||||||||||||||||||
| = − | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 1 + | ∑ai k + ∑ai k = − ∑ | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | − ai k | 
 | + ∑ai k | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 
 | h | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | h | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | k≤ n | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | k > n | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | k≤ n | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | k ≤ n | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | k > n | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||||||||||||||||||
| Звідси випливає: | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||||||||||||||||||
| 
 | pij | (t + h) | − pij( | t) | 
 | − | 
 | ∑ai k pk j (t) | 
 | ≤ 2∑ | 
 | p | i k | (h) − δ | i k | − ai k | 
 | + 2∑ai k | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | h | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | h | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | k | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | k≤ | 
 | n | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | k > n | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||||||||
| Для всіх t | одночасно можна перейти до границі по h | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | pi k (h) | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | pi k (h) − | δi k | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | − δi k | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Так як lim | 
 | = | 
 | 
 | ai k , то звідси випливає, що lim ∑ | 
 | − | ai k | = 0 . | 
 | 
 | 
 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | n→ 0 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | h | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | h→ 0 k ≤ n | 
 | 
 | 
 | 
 | h | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||||||||||
| Далі | 
 | 
 | pij (t + | 
 | h) | − | 
 | pij( t) | 
 | 
 | − ∑ai k | pk j (t) | 
 | ≤ 2∑ ai k | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| lim | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | h | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | h→ 0 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | k | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | k> n | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||||
| А так як | ∑ | a | 
 | 
 | = | 
 | 0 , то | 
 | ∑ | a | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | → | 
 | 
 | 
 | 0 . Звідси | d + | 
 | p | ij | (t) = | 
 | ∑ | a | i | k | p | k | ( t) | , де d + | – права | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| i k | 
 | 
 | i k | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | n→ ∞ | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | d t | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | j | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||||||||||||||||||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | k | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | k > n | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | k | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||||
| похідна. За умови, що лМ неперервний справа pkj (t) | є неперервними справа функціями, | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| тому права похідна неперервна, тому вона є просто похідною. Отже p′(t) = | ∑ | a | i k | p | ( t) .► | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ij | 
 | 
 | 
 | k j | ||
| У матричному вигляді P' (t) = | 
 | AP( t) , P(0) = | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | k | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 
 | I , де | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 
 | A – матриця інфінітезимальних характеристик , | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 
 | 
 | І – одинична матриця, P(t) = | 
 | p | 
 | ( | 
 | t) | 
 | 
 | 
 | +∞ | 
 | , A = | 
 | a | ij | 
 | +∞ | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ij | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | i, j= 0 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | i, j= 0 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||||||||
| Твердження: Для ланцюга Маркова з неперервною справа траєкторією Xt ,t ≥ | 0 існує | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | lim | 
 | pij (h) | − δij | 
 | 
 | = | 
 | aij | , де aij | – інфінітезимальні характеристики ланцюга | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | h | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | h↓ 0 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | Маркова, і виконується ∑aij | = 0, i . | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Давайте визначимо : Λ - зліченна множина, скрізь щільна на[0, ∞ | ] . | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 
 | Момент виходу з початкового стану τ = | inf {t : X t | = | 
 | 
 | X 0} | 
 | - випадкова величина. | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Покажемо це. | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | I{ω | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||||||||||||||||||||
| {ω | :τ ≥ | t} | = | 
 | 
 | I{ | ω | : X s = | 
 | 
 | X}0 | = | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | : X s | = | X 0} | 
 | U , отже, τ - випадкова величина (так як | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | s | [0,t ) | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | s | Λ | I[ | 0,t | ) | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||
| вона вимірна стосовно U). τ > 0 з ймовірністю 1. | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Якщо | a | ii | = | 
 | 0, то час перебування в стані “і” має показниковий розподіл з параметром | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | / | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||
| − aii : τ ~ E(− aii ) . | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||||||||||||||||||||
| Якщо aii | = | 
 | 0 ,то стан “і” є поглинаючим тобто X t , t ≥ | 
 | 
 | 0 раз потрапивши в цей стан | 
 | 
 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| залишиться в ньому назавжди. | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 34 | 
 
F1 Теорія імовірності, перший семестр
Ланцюг Маркова з неперервним часом X t у випадку якщо він є однорідним і неперервним справа має наступну конструкцію: якщо X 0 = i , то л. М. Xt знаходиться в стані “і” час
| τ ~ E(-α | ii | ) В момент часу τ ланцюг переходить з ймовірністю π | ij | = − | aij | в стан “j” і | 
| 
 | ||||||
| 1 | 1 | 
 | aii | 
 | ||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |
| знаходиться там випадковий інтервал часу τ2 ~ E(− a jj ) , тобто π ij | - це ймовірність того, що | |||||
після виходу зі стану “i” процес безпосередньо попадає в стан ”j”. В момент часу (τ1 + τ2 )
| з ймовірністю π | jk | = − | a jk | 
 | переходить в стан “к” і знаходиться там часτ ~ E(− a | kk | ) . | ||||||||||||
| 
 | |||||||||||||||||||
| 
 | 
 | 
 | a jj | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 3 | 
 | ||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||
| X t | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| j π ij | π jk | 
 | π ks | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||
| i | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||
| k | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| τ1 | τ1 + τ2 τ1 + τ2 + τ3 | 
 | 
 | 
 | t | 
 | 
 | ||||||||||||
| Функція розподілуτ1 має вигляд: | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||||||||||
| P{τ ≤ u} = 1− e− (− aii )u ,u ≥ 0 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||
| 1 | ˆ | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| 
 | = | Xτ1+ ...+ τn | , n ≥ 0 - значення ланцюга Маркова в момент n- того стрибка | ||||||||||||||||
| Розглянемо X n | |||||||||||||||||||
| (вкладений в ланцюг Маркова X t | ) . Це буде ланцюг з дискретним часом. Він має матрицю | ||||||||||||||||||
| переходу за один крок:π = | 
 | 
 | 
 | π ij | 
 | 
 | 
 | + ∞ | ,π ij = | 
 | aij | . Його особливістю є те, що π ii = 0 . | 
 | 
 | |||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||||||||||
| 
 | − | 
 | 
 | 
 | |||||||||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ij= 0 | 
 | aii | 
 | 
 | ||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
Друга (пряма) система диференційних рівнянь Колмогорова
Теорема Якщо виконується умова sup(− aii ) < ∞ , i , тоді перша система рівнянь Колмагорова має єдиний розв’язок і має місце друга (пряма) система диференційних
| рівнянь Колмагорова: p′(t) = | p (t)a | kj | , p | ij | (o) = δ | ij | тобто P′(t) = P(t)A; | 
| ij | ∑ ik | 
 | 
 | 
 | |||
| 
 | k | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
Друга (пряма) система диференційних рівнянь Колмогорова дає можливість визначити
| безумовний розподіл ланцюга Маркова з ймовірністю: | |||||||||
| pi (t) = | P{ X t | = i} ,i = | 0,1,..., pi = P{ X 0 =} i ,i = 0,1,... | ||||||
| p′(t) = | ∑ | p | k | (t)a | kj | , p | (0) = | p - система диференційних рівнянь для безумовної ймовірності | |
| j | 
 | 
 | 
 | i | 
 | i | |||
k
Якщо початковий розподіл pi не змінюється з часом pi (t) = pi , то pi називають
стаціонарним розподілом ланцюга Маркова ( p0 , p1,...) = ( p0 (t), p1 (t),...)
Для стаціонарного розподілу p′j (t) = 0 , тому систему диференційних рівнянь запишемо у
вигляді ∑ pk akj = 0, j = 0,1,2,...
k
Теорема (Гранична теорема для ланцюга Маркова з неперервним часом.)
35
 
| 
 | F1 Теорія імовірності, перший семестр | 
| 
 | 
 | 
| Якщо ланцюг Маркова з неперервним часом X t ,t ≥ | ˆ | 
| 0, X n має неперервні справа траєкторії, | |
| і вкладений ланцюг Маркова є незвідним, тоді i, j lim pij (t) = π j , у випадку коли | |
| 
 | t→ ∞ | 
| перехідні ймовірності pij (t) задовольняють другій системі диференційних рівнянь | |
Колмогорова, а ергодичний розподіл π i є таким що ∑π j (− a jj ) < ∞ , тоді π j задовольняє
| j | 
 | 
| системі рівнянь ∑π j a ji = 0,i = 0,1,2,.... | 
 | 
| j | 
 | 
| 
 | 
 | 
| Процеси загибелі та народження | 
 | 
| Процесом загибелі та народження будемо називати ланцюг Маркова з неперервним | |
| часом X t , t ≥ 0 і множиною станів {0,1,2,…} для вкладеного ланцюга якого | ˆ | 
| X n зі стану | |
“ n ” є можливий лише безпосередній перехід в “ n − 1”, “ n + 1” стани, а зі стану “0” в “1”.
Якщо стани ланцюга Маркова інтерпретуються як число осіб деякої популяції, то перехід зі стану “n” в “n+1” – народження деякої особи, а перехід зі стану “n” в “n-1” –загибель. Перехід зі стану “0” в “1”- самозародження.
З визначення процесів загибелі та народження випливає, що відмінними від 0 є
| інфінітезимальні характеристики наступного типу: | ai,i− 1 ,ai,i , ai,i+ 1 ,i = 0,1,2,.... Позначимо | ||||||
| через λi = ai,i+ 1 ,i = | 0,1,2,..., µi = | ai,i− 1 ,i = | 1,2,...матриця інфінітезимальних характеристик | ||||
| − | λ0 | λ0 | 
 | 0 | 0 | ... | 
 | 
| 
 | µ1 | − (λ1 + | µ1 ) | λ1 | 0 | 
 | 
 | 
| 
 | ... | – трьох діагональний вигляд. | |||||
| матиме вигляд: | 
 | µ2 | − | (λ2 + µ2 ) | λ2 | 
 | |
| 
 | 0 | ... | 
 | ||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| ... | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |
Для процесів загибелі та народження мають місце всі системи Колмогорова, зокрема
| друга буде мати вигляд: p′(t) = | − λ | 0 | p | i0 | (t) + | µ | 1 | p | i1 | (t) | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||||
| 
 | i0 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||
| p′(t) = | λ | j | p | (t) − | (λ | j | + | µ | j | ) p | ij | (t) + µ | j+ 1 | p | ij+ 1 | (t) , j = 1,2,... | ||||
| ij | 
 | − 1 ij− 1 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||||
З цієї системи можемо знайти стаціонарний розподіл, запишемо систему у вигляді:
| − λ0π 0 | + µ1π 1 = 0 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||
| λ0π 0 − | (λ1 + µ1)π 1 + µ2π 2 = 0 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||||
| ... | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| λ j− 1π j− 1 − (λ j + µ j )π j + µ j+ 1π j+ 1 = 0 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||||||||
| 
 | 
 | 
 | λ π | λ π | 
 | λ λ π | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | λ0 | ...λ j− 1π 0 | ,.... . Так як π 0 | = 1, то π j = | λ0 | ...λ j− 1 | 
 | ||||
| Звідси | π 1 = | 0 0 ,π 2 = | 1 | 
 | 1 = | 
 | 1 0 0 | 
 | ,... π | j = | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | , | |||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | µ1...µ j | µ1...µ j | ||||||||||||||||||
| 
 | 
 | 
 | µ1 | µ2 | 
 | 
 | µ1`µ2 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||||
| тоді | p j = π | j p0 , та ∑ p j | = | 1, тож p0 | = | 
 | 1 | 
 | . | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||||||
| ∑π | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||||||||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | j | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | j | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||
| ∑π | j = | 1+ | ∑ λ0 ...λ j− 1 | < ∞ | , p j = | 
 | ∞π j | 
 | 
 | 
 | j | 0,1,2,... | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||||
| 
 | 
 | 
 | , j = | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||||||||||||||
| ∞ | 
 | 
 | ∞ | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| j= 0 | 
 | 
 | j= 1 | µ1...µ j | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ∑π | j | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||
j= 0
Застосування процесів народження та загибелі
36
 
F1 Теорія імовірності, перший семестр
до теорії масового обслуговування
1. Система масового обслуговування типу М / М / 1 Розглянемо один пристрій, на який надходять вимоги через випадкові інтервали часу
| ξ 1 ,ξ 2 ,K, які є незалежними випадковими величинами і мають показниковий розподіл з | |||||
| параметром λ (ξ i ~ E(λ) ). | 
 | 
 | 
 | 
 | |
| Пристрій обслуговує ці вимоги в | 
 | 
 | 
 | 
 | |
| порядку надходження за час η i ( i -ту | 
 | 
 | 
 | η 1 ,η 2 ,…,η 3 ,… | |
| 
 | 
 | 
 | |||
| вимогу). η i | – незалежні випадкові | … ξ 3 ξ 2 ξ 1 | 
 | 
 | 
 | 
| 
 | 
 | 
 | |||
| величини η i | ~ E(µ) . Якщо вимога застає | 1 | 
 | ||
| 
 | 
 | ||||
| пристрій зайнятим, то вона чекає свого | 2 | 
 | |||
| M | черга | ||||
| часу у черзі. Таким чином перед | 
 | 
 | |||
| 
 | ∞ | 
 | |||
| пристроєм утворюється черга. | 
 | ||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | ||
| Основні характеристики такої моделі: | 
 | 
 | 
 | ||
| X (t) – число вимог в системі М/М/1 в момент часу t . Якщо X (t) = | k > 0 , то одна вимога | ||||
| знаходиться на обслуговуванні, а k − | 1 – чекають в черзі. | 
 | 
 | 
 | |
| Позначення : М/М/1 ~ вхід/обслуг./число приладів. М = “марківський вигляд”. | |||||
| В цій схемі виконується марківська властивість. | 
 | 
 | 
 | ||
| Залишковий час обслуговування (чи час приходу вимоги) не залежить від того коли | |||||
почала обслуговуватись вимога (прийшла попередня вимога) – властивість відсутності післядії показникового розподілу (відсутність старіння).
e− λ (t − s)
P{ξ > t + s ξ > + s} = e− λs = e− λt , тобто “хвіст” показникового розподілу теж має
ξ > + s} = e− λs = e− λt , тобто “хвіст” показникового розподілу теж має
показниковий розподіл(з тим самим параметром). Це єдиний розподіл з такою властивістю серед неперервних розподілів.
Таким чином подальший розвиток процесу X (t) не залежить від його значення до
моменту t , тобто від того скільки часу минуло від початку обслуговування на приладі і від моменту надходження останньої у черзі вимоги, а тільки від значення процесу в момент часу t . Таким чином цей процес є ланцюгом Маркова.
| 
 | Нехай τk – час перебування процесу в стані k . Знайдемо розподіл τk : | ||||||||||||||||||||||||||
| P{τk > | x} = P{min( ξ ,η) | > x} | = (ξ ,η – час що залишився до надходження наступної заявки і | ||||||||||||||||||||||||
| до кінця обслуговування поточної відповідно) = | P{ξ | > x,η > | 
 | x} | = e− λxe− µx | = | e− (λ + µ) x – це | ||||||||||||||||||||
| показниковий розподіл з параметром λ + | µ . | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||||||||
| 
 | Після “сидіння” у стані k процес може перейти або у стан k − 1 або у k + 1. | ||||||||||||||||||||||||||
| Знайдемо відповідні ймовірності: | pk ,k − 1 | = | 
 | P{ | ε | > | η} | = | 
 | (за формулою повної ймовірності) | |||||||||||||||||
| +∞ | 
 | +∞ | 
 | 
 | 
 | µ | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | λ | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |
| = ∫ P{ | ξ > x} µe− µx dx = µ ∫e− | (λ + µ ) x dx = | 
 | 
 | , тоді | pk ,k + 1 = | 
 | 
 | . | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||||||||
| 
 | λ + | µ | 
 | λ + | µ | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||||||||||||
| 0 | 
 | 0 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||
| 
 | Отже цей ланцюг Маркова є процесом загибелі та народження з інтенсивністю | ||||||||||||||||||||||||||
| народження λi = λ i = | 0,1,K, та інтенсивністю загибелі µi | = µ | i = | 1,2,K, його | |||||||||||||||||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | π j | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | λ0 Kλk − 1 | 
 | λk | 
 | 
 | λ k | |||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | π | 
 | = | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | = | 
 | 
 | = | 
 | 
 | 
 | |
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||||
| стаціонарний розподіл : p j | = | ∞ | 
 | , π 0 | = | 1, | 
 | k | 
 | 
 | 
 | µ1 Kµ k | 
 | 
 | k | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||||||
| 
 | 
 | 
 | ∑π k | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | µ | 
 | 
 | 
 | µ | ||||||||
k = 0
37
 
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | F1 Теорія імовірності, перший семестр | |||||||||||
| ∞ | 
 | 
 | 
 | 1 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | λ | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | λ j | 
 | λ | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||||
| ∑ | π | k | = | 
 | 
 | 
 | 
 | , якщо | 
 | 
 | 
 | 
 | < | 1 | , p | j | = | 
 | 
 | 1 | − | 
 | , – це геометричний розподіл з | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||||||||||||||||||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | λ | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | µ | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | µ | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||
| k = 0 | 
 | 
 | 
 | 1 − | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | µ | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | µ | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||
| параметром ρ = | 
 | λ | : | 
 | 
 | p j | = | ρ j (1 − | ρ ) | .Оскільки Mξ = | 
 | 1 | і Mη = | 1 | , то ρ = | 1λ | = | 
 | Mη | 
 | 
 | |||||||||||||||||||
| µ | 
 | 
 | 
 | µ | 
 | 
 | Mξ | 
 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | λ | 
 | 1 | µ | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |
| умова існування стаціонарного розподілу Mη | < Mξ | 
 | – обслуговування в середньому | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| проходить швидше ніж надходження нових вимог. Мат. сподівання величини черги | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| +∞ | (1 − | 
 | ρ ) ρ | 
 | 
 | 
 | 
 | ρ | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||
| ∑ | 
 | j = | 
 | 
 | 
 | → | 
 | ∞ | при ρ → 1, тобто черга буде мати нескінченне мат сподівання | |||||||||||||||||||||||||||||||
| 
 | 1 | − ρ | 
 | 
 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| j= 0 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||
| при ρ → 1. | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||||||||||||||||
| 2. | Модель системи M / M / ∞ | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | Нехай у нас нескінченна кількість приладів, | |||||||||||||||||||||||||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | η 11 ,η 12 ,K | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | і кожен незалежно від інших обслуговує | |||||||||||||||
| … | 
 | ξ 3 | ξ 2 | 
 | 
 | ξ 1 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | η 21 ,η 22 ,K | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | вимоги за показниковий час η ki | ~ E( | µ) . Час | ||||||||||||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | надходження : ξ i | ~ E(λ) . Черги в цьому | |||||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | M | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | випадку немає. X | (t) = k – число зайнятих | ||||||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ∞ | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | приладів (число вимог в системі). | 
 | 
 | |||||||||||
За рахунок показникового розподілу подальша поведінка системи не залежить від часу надходження попередніх вимог та від часу їх обслуговування (тобто від минулого).
| P{τ | 
 | Знайдемо розподіл τk | – часу перебування процесу в стані k | 
 | 
 | |||||||||||||||||||
| > | x} = P{min{ | ξ ,η | 1 | ,K,η} | k | > x} | 
 | = P{ ξ > x,ξ ,η | 1 | > | x,K,η | k | > }x | = | e− (λ + kµ) x | |||||||||
| 
 | k | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||
| Ймовірність переходу ланцюга Маркова з стану k | в стан k + 1 : | 
 | 
 | 
 | ||||||||||||||||||||
| p | 
 | = | P{min(η | 
 | ) > | ξ} | = | +∞ | P{min(η | 
 | ) > x}λe− λx dx = | 
 | 
 | λ | 
 | , звідки | p | 
 | = | kµ | ||||
| k ,k + 1 | i | ∫ | i | 
 | λ + | kµ | k ,k − 1 | λ + kµ | ||||||||||||||||
| 
 | 
 | i= 1,k | 
 | 
 | 
 | 
 | i= 1,k | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 0 | 1442443 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||||||
e− k x
Таким чином X (t) – процес загибелі та народження з інфінітезимальними характеристиками (інтенсивностями) λi = λ i = 0,1,K, µi = iµ i = 1,2,K
Стаціонарний розподіл :
| 
 | 
 | λ 0 Kλ k − | 1 | 
 | 1 | 
 | λ k | 
 | 
 | 
 | ∞ | 
 | 
 | 
 | ∞ | 1 | 
 | λ k | 
 | ||
| π | k = | 
 | 
 | = | 
 | 
 | 
 | 
 | , k = 1,2,K, π | 0 | = 1 , | ∑ | π | k | = | ∑ | 
 | 
 | 
 | 
 | = | 
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||||||||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||||||||||||||
| 
 | 
 | µ1 K µ k | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | k! | µ | 
 | 
 | 
 | k = 0 | 
 | 
 | 
 | k = 0 | k! | µ | 
 | |||||
будь яких λµ R . Таким чином стаціонарна імовірність процесу X (t)
− λ
e µ – збіжний для
має вигляд :
| 
 | (λ / µ) k e− | λ | 
 | 
 | 
 | 
 | ||
| pk = | µ | 
 | – Пуассонівський розподіл з параметром | 
 | λ | 
 | . | |
| k! | 
 | 
 | µ | 
 | ||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||
| 
 | 
 | 
 | 
 | Характеристичні функції | 
 | |||
| Характеристичною функцією в.в. ξ називається функція | fξ (t) = Meitξ , де t R | |||||||
38
 
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | F1 Теорія імовірності, перший семестр | 
| Можна записати і так | fξ | (t) = M (Cos( ξ t) | + iSin( ξ )t ) = MCos ( ξ t) + iMSin( ξ )t | |||||
| або f ξ | (t) = | ∞∫ e itx dFξ ( | x) , | Fξ (x) = P{ ξ ≤ x} | , для абсолютно неперервних в.в. | |||
| 
 | 
 | − | ∞ | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| fξ (t) = | ∞∫ e itx | pξ ( x) dx , де | pξ (x) | – щільність в.в. | ||||
| 
 | − ∞ | 
 | 
 | 
 | ∑ e itk | 
 | , де pk = P{ξ = k} . Цей ряд завжди збігається, оскільки | |
| для дискретних : fξ (t) = | pk | |||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | k | 
 | 
 | 
 | 
| в комплексній площині точки eitk | знаходяться на одиничному колі. | |||||||
Властивості.
1. f (t) ≤ 1 , t R
2.f (0) = 1
3.f (t) – рівномірно неперервна по t
Приклади характеристичний функцій:
1. Біноміальний розподіл : P{ξ = k} = Cnk pk qn− k ~ B( n, p)
| 
 | ∞ | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| 
 | fξ (t) = ∑eit Cnk pk qn− k = (peit + q)n | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||||||||
| 
 | k = 0 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| 2. | Пуассонівський P{ξ | = | 
 | k} | = | λk e− | λ | 
 | k = 0,1,K | |||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | k! | 
 | 
 | 
 | (λe | 
 | ) | k | |
| 
 | ∞ | 
 | k | e | − | λ | 
 | 
 | ∞ | 
 | 
 | it | ||||
| 
 | fξ (t) = ∑ eitk λ | 
 | 
 | 
 | = | e − λ ∑ | 
 | 
 | 
 | = e − λ e λeit = e − λ (1− eit ) | ||||||
| 
 | k! | 
 | 
 | k! | 
 | 
 | ||||||||||
| 
 | i = 0 | 
 | 
 | fξ (t) | i = | 0 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||||
| 3. | Вироджений ξ | ≡ c , тоді | = | e itc | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||||||
39
