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大偏差理论的弱收敛方法。 (英语) Zbl 0904.60001号

概率统计中的威利级数奇切斯特:John Wiley&Sons。第十八章,第479页(1997年)。
本书通过使用控制理论和弱收敛的思想和结果,提出了一种大偏差理论的新方法。基本设置是一个随机变量序列,其值位于波兰语空间({mathcal X})中。如果\[\开始{aligned}\liminf{1\over n}\log P[X^n\in G]\geq-I(G)\quad&\text{表示}{\mathcal X}的所有开放子集\。\结束{对齐}\]序列(X^n)满足拉普拉斯原理(LP)和速率函数(I),如果\[\lim_{n\to\infty}W^n:=lim__{n\to \infty}{1\over n}\log E[E^{-nh(X^n)}]=-\inf_{X\in{mathcal X}}(h(X)+I(X))\]({mathcal X})上的所有有界连续函数。第一个关键结果是,具有\(I\)的LDP等价于具有\(I\)的LP,因此可以研究\((W^n)\)的渐近性,从而通过LP获得LDP。第二个成分是({mathcal X})上任何有界可测函数(k)和任何概率测度(vartheta)的下列经典变分公式:\[-\log\int_{mathcal X}e^{-k}d\vartheta=\inf\Biggl\{H(\gamma\mid\vartheta)+\int_{\mathcal X}kd\gamma\Biggl|\gamma\text{概率测度,\]其中,\(H(\gamma\mid\vartheta)\)表示\(\gama \)相对于\(\vartheta \)的相对熵。
本书中提出的方法的思想如下:1)使用变分公式重写(W^n),并获得(W^n\)的表达式,例如(*)。2) 重写\(*)\)中下确界下的结果表达式,使\(*。这一步与问题有关,并在第4章中通过示例进行了更详细的解释。3) 从\(**)\)中读取相应的控制问题;则\(W^n\)可以看作这个控制问题的值函数。4) 为了获得关于(W^n)的渐近行为的信息,使用弱收敛技术分析步骤3)中的控制问题序列。
在第二章和第三章中,通过考虑大偏差理论中两个常见的例子,详细说明了该程序:第二章中的萨诺夫定理和第三章中的莫古尔斯基定理。这里的目标不是提供新的结果,而是解释方法是如何工作的,以便在后面的章节中为更一般的情况做准备。
本书的其余部分将介绍两大类示例,它们概括了上述两种情况。I类是一个形式为\(Y^n_{j+1}=Y^n_2+{1\over n}v_j(Y^n_j)\)的随机游动模型,其中\(v_j(x)\)for \(j=0,1,2,\dots\)and \(x\in\mathbb{R}^d\)是I.I.d.具有分布\(\mu(\cdot\mid x)\的随机\(\mathbb{R}^d)值函数\(X^n\)是\(Y^n_j)的\([0,1]\)上的分段线性插值。如果\(\mu(\cdot\mid x)\)不依赖于\(x),那么这只是莫古尔斯基定理的基础模型。第5章至第7章证明了拉普拉斯原理适用于更一般的情况,其中\(\mu(\cdot\mid x)\)可以依赖于\(x)。第5章包含预备结果,第6章考虑了\(\mu(\cdot\mid x)\)在\(x)中连续的情况。第7章将其扩展到了这样一种情况,即\(\mu(\cdot\mid x)\)仅在\(\mathbb{R}^d \)的两个半空间中的每一个上连续;这为不连续介质中的随机运动模型提供了大偏差结果。最后,第10章给出了该模型的连续时间版本的LP。
第二类示例从马尔可夫链((Y_j))开始,其值位于某些波兰空间({mathcal S})和平稳转移概率。在这种情况下,(X^n)由经验测度给出(X^n:={1\overnn}\sum^{n-1}{j=0}\delta{Y_j})。对于\(Y_j\)是i.i.d.的情况,这就是萨诺夫定理的情况。第8章和第9章证明了拉普拉斯原理适用于更一般的马尔科夫情形;第8章是在Feller转移概率函数的经典(Donsker/Varadhan)假设下进行的,第9章包含两个扩展(Feller性质的减弱;({mathcal S})上概率测度集上的强拓扑)。
总的来说,这是一种有趣且有前途的证明大偏差结果的新方法。这本书技术性很强(共有五个附录,涵盖近100页),但写作和呈现都非常仔细,结果之间的评论有助于理解关键思想。看看这种方法在多大程度上可以扩展现有大偏差理论的范围,这将是一件有趣的事情。

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