有這樣一條馬爾可夫鏈,請問其存在穩定分布嗎?

時間 2021-06-02 07:36:26

1樓:emoji

設平穩概率分布是 。令 。則, , , ,對於 , 。

這個馬氏鏈是一維馬氏鏈的變形。由於右端的飄移向左,所以,這是乙個正常返的馬氏鏈,不可約,有唯一的不變概率分布。下面進入馬氏鏈的具體計算。

將上述馬氏過程記為 ,記轉移概率為 ,記 是第一次又回到 的時刻。乙個熟知的結果(參見文獻[1]的定理5.5.

7)是對於任何出發點 , n)" eeimg="1"/>定義了乙個不變測度。如果我們對其歸一化,就得到了不變概率測度。這裡, 算的是從 出發到第一次回到 之前,馬氏過程 平均在 點呆了多少的時間。

下面,我們取 ,計算上述不變測度 。這裡 是精心選取的乙個切點。把 從圖中拿掉,正好分成了兩個子圖。具體的用處我們後面會看到。

首先,我們對 ,計算 。由圖的特殊性, 對 ,如果想要從 出發到達 ,那麼第一步必須向左跳到 。然後在 之間跳來跳去,最後跳到 中止。所以,利用馬氏性,

,其中, 是在 點被殺死的馬氏過程的格林函式,更確切的, ,

其中, , 。

令 ,則

,其中, 表示單位矩陣。

所以,由式子 ,。

由定義, 。

對於 ,計算方法是類似的,只不過我們面對是個無窮圖。 首先,。令 。則,同理可知, 。由於 ,容易發現 滿足如下遞推關係, ,

。並且,由於右端的飄移向左,所以,從 出發向右走,每次都會回到 。而每次回到 都有 的概率跳到 ,從而過程中止。

所以,在到達 之前,在 所停留的次數服從成功概率為 的幾何分布,均值是 。所以,,解得 。所以,對於 ,

。最後求出 的總質量,然後歸一化就可以了。

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