Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ТВиМС шпоры 6 сем 2.docx
Скачиваний:
12
Добавлен:
23.09.2019
Размер:
2 Mб
Скачать

30. Ветвящиеся процессы. Производящие функции.

Имеется совокупность частиц, которые с течением времени превращаются в частицы такого же типа или исчезают.

При этом каждая из исходных частиц за промежуток времени t независимо от др. ч-ц и от обстоятельств, предшествовавших исходному моменту, и одинаков. для всех част-ц вер-стью pn(t) переходит в группу из n ч-ц.

Введём обозначения:

пусть X(t) – число ч-ц, имеющихся в момент времени t.

Очевидно, что эволюция вел-ны X(t) представляет собой однородный Марковский пр-сс. Будем называть его ветвящимся.

Пусть в исх. момент времени t0=0 имеетя k ч-ц:

Xi(t) – число имеющихся в момент времени t ч-ц, порождённых i-той ч-цей.

Тогда: X(t)=X1(t)+ X2(t)+…+ Xk(t), t=1,2,…,k.

Случ. в-ны Xi(t), где i = 1,2,…,k независимы и имеют одно и то же распределение вероятностей: P(Xi(t)=n) = pn(t).

Предположим, что отдельн. ч-ца за мал. пром-к времени Δt с вер-ю pnt) = λnΔt + Ỗ(Δt), при n≠1 превращается в n новых ч-ц (или исчезают при n=0), а с вер-ю p1t) = 1 – λt) + Ỗ(Δt) остаётся неизменной.

λn≥0, λ≥0.

Обозначения: λ1 = - λ , Σi λi=0 .

Будем предполагать, что переходные вероятности pkn(t) удовл-т обратной сис-ме ДУ Колмогорова:

p1n`(t) = Σk=0 λk pkn(t) (*), n=0,1,2,…

pkn(t) - вер-сть того, что k ч-ц за время t переходят в n ч-ц.

Введём следующие ф-ции:

F(t,z) = Σn=0 pin(t)zn - поколение одной ч-цы,

Fk(t,z) = Σm=0 pkn(t)zn k=0,1,2,… - поколение k ч-ц

Эти ф-ции наз-ся производящими (ф-циями данного ветвящегося пр-сса).

Отметим, что ряды, опред-ие ф-ции F(t,z) и Fk(t,z), сход-ся при |z≤1|, zC.

[Ряды Σn=0|pin(t)zn| и Σm=0|pkn(t)zn| сход-ся, потому и ряды выше сх-ся абсолютно.]

31.Ветвящиеся процессы. Дифф уравнение для производящей функции.

Имеется совокупность частиц, которые с течением времени превращаются в частицы такого же типа или исчезают. При этом из исходных частиц за промежуток времени t независимо от других частиц и от обстоятельств, предшествовавших исходному моменту, с одинаковой для всех частиц вероятностью переходят в группу из n частиц. Пусть X(t) – число частиц, имеющихся в момент времени t. Очевидно, что эволюция величины X(t) представляет собой однородный Марковский процесс. Будем называть его ветвящимся.

Пусть в исходный момент времени имеется k частиц. Обозначим через независимы и имеют одно и тоже распределение вероятностей: , n=0,1,2,…

Очевидно, что .

Предположим, что отдельная частица за малый промежуток времени с вер-ю превращается в n новых частиц (или исчезают в случае ), а с вероятностью

остается неизменной. Обозначим . -предположение.

, - сходится абсолютно.

- удовлетворяет ДУ Колмогорова:

[1], где - вероятность того, что k частиц за время t переходят в n частиц. Введем производящие функции: ,t-параметр

z- комплексная переменная,

Свойства производящих функций:

1.Ряды определяющие ф-ции и сходятся при . 2. В силу [1] имеем, что все (равномерно по n ограничены и const единств для всех n).

-сходится

=> - сходится к

а наш ряд отличается лишь одним слагаемым | |, во всех остальных модуль можно убрать.

Зн. при ряд будет сходится равном, но по . , . Далее воспользуемся т.Вейерштрасса:

- сходится при . - наш ряд сх равномерно. Поэтому ряд можно почленно продифф-ть по t. Дифф-ем и используем [1]:

Т.о. [2]

, . Т.к. , - независимые СВ =>

Посчитаем при , т.е.

- справедливо.

Равенство [2] можно переписать в виде: [3]

Будем считать, что заданными параметрами ветвящегося

Процесса явл. плотность перехода, т.е Введем в рассмотрение ф-цию

Функция f(x) является аналитической при -1<x<1, т.к ряд инт-м. В силу [3] F(t,z) явл-ся решением ДУ:

Определимся с нач условиями:

Т.о F(t,z) –решение указанного ур-я, удовлетворяет нач. условию