第11章 条件期望与鞅

Conditional Expectation and Martingales

用已有信息描述随机演化。本章共6节。

本章导言

给定一个取值的条件期望只是条件化的特例。本章把“已知信息”表示为一个σ代数,以可测性和积分恒等式定义条件期望。这样,即使给定事件的概率为零,仍能在适当空间上讨论条件分布和条件预测。

信息随时间增加时形成滤过。鞅用一个条件期望等式描述当前数值与未来数值的关系;可选停止、最大不等式和收敛定理则处理观察何时结束以及过程如何长期变化。每个结论都须检查可积性和停时条件。

本章通过随机游走和分枝过程展示证明的实际用途。分枝模型同时用到概率母函数、不动点和鞅极限,也提供一个重要提醒:几乎必然存在极限,并不自动意味着期望可以传到极限。

先修知识与阅读方式

第9章的拉东—尼科迪姆定理、Lp和一致可积性;第10章的收敛方式与Borel—Cantelli引理。

先按顺序读定义和证明,再独立完成练习。若直接从本章进入,可回到全书学习路线检查先修知识;遇到技术性证明思路,应结合节末文献补读对应论证。

本章各节

  1. 11.1 相对于信息的条件期望
    Conditional Expectation Given a Sigma-Algebra
  2. 11.2 条件分布核与条件独立
    Conditional Distributions and Independence
  3. 11.3 滤过、鞅与Doob分解
    Filtrations and Doob Decomposition
  4. 11.4 停时与可选停止定理
    Stopping Times and Optional Stopping
  5. 11.5 鞅的最大不等式与收敛
    Martingale Inequalities and Convergence
  6. 11.6 分枝过程与鞅方法
    Branching Processes