12.3 纯不连续马氏过程 课件(共21张PPT)- 《概率论与数理统计》同步教学(机工版· 第4版)

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12.3 纯不连续马氏过程 课件(共21张PPT)- 《概率论与数理统计》同步教学(机工版· 第4版)

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过程及相关的性质.
上节介绍了参数集与状态均为离散的马氏过
程,下面介绍参数集连续状态空间离散的马
氏过程即纯不连续马氏过程,首先介绍泊松
12.3 纯不连续马氏过程
12.3.1、泊松过程
1、计数过程
定义 在[0, t)内事件A发生的总数N(t)组成的
过程{N(t) , t≥0}称为计数过程.
例如在[0, t)到达某商店的顾客数组成的过
程{N(t),t≥0}为计数过程.
从上述定义出发,计数过程满足下列条件:
(1)N(t)≥ 0;
(2)N(t)为一非负整数;
(3)有两个时刻s<t,则N(s)≥N(t);
对于时刻s<t,N(t)-N(s)为时间间隔
[s,t)中事件A出现的次数.
注:在计数过程中,如果在不相交的时间间隔内出现文件A的次数是相互独立的,则该计数过程为独立增量过程.
{X(t),t∈T}为一随机过程,
若X(t2)- X(t1)与X(t4)-X(t3)独立,则称
{X(t),t∈T}为独立增量过程.
定义 {X(t),t∈T}为-随机过程,若s<t时,
X(t)-X(s)的分布仅t-s有关而与s无关,则称
此过程为平稳增量过程.
定义
2、泊松过程
定义 设-随机的计数过程{N(t),t≥0}满足
下列条件
(1)N(0)=0
(2){N(t),t≥0}为独立增量过程和平稳增量
过程;
(3)在[t, t+ t)中出现一个事件的概率为
在[t, t+ t)出现2个或2个以上事件
A的概率为o(Δt),即
则该计数过程为泊松过程.
定理
泊松过程{N(t),t≥0}在时间间隔[t0,t0+t)
内事件A出现n次的概率为
证明 记
Pn(t)=P{N(t)=n}=P{N(t)-N(0)=n}
由于
, 所以 C=1.
由此得:

根据全根率公式
根据数学归纳法即可得
(n=1, 2, …)
注1 EN(t)= t, DN(t)= t.
即 代表单位时间内事件A出现的平均次数。
注2
(3) 从t=0开始到第n次事件发生所需的时间称为等待时间,记为Sn, Sn服从分布,其密度函数为
定理
(1) 强度为 的泊松过程相邻两次事件
发生的时间间隔服从参数为 的指数分布;
其逆命题也成立;
(2) 对于泊松过程,若已知[0, t)内有一个
事件发生,则事件发生的时刻均匀分布于
[0,t)内;
12.3.2 转移概率及性质
定义设{X(t),t∈T}为马氏过程,则
(当s不难得到如下性质
(i) 0≤F(s, x;t, y) ≤1
(ii) F(s,x; t,+ )=1, F(s, x;t, - )=0;
(iii) F(s,x;t,y)为关于y的右连续函数。
与第二节类似地可以得到如下的切普曼-柯尔莫哥洛夫方程(C-K方程).
定义
为马氏过程,S={0,1,2,…},
称为纯不连续马氏过程由i状态转移到
j状态的转移概率。若与t1无关,则称之为
齐次的马氏过程.
对τ>0有
定理 (C-K方程)设为齐次的纯不连续马氏过程
,S={0, 1, 2, …},
证明
另一方面,
与上述类似地可得:
显然pij(t)有以下性质


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