×

SDE-MATH:基于多重Fourier-Legendre级数,针对具有多维非交换噪声的Ito SDE实现强高阶数值方法的软件包。 (英语) Zbl 1468.65241号

摘要:基于多重Fourier-Legendre级数和统一的Taylor-Itó和Taylor-Stratonovich展开式,本文致力于实现多维非交换噪声随机微分方程的收敛阶为0.5、1.0、1.5、2.0、2.5和3.0的强数值方法。构造了实现这些方法的算法,并给出了Python编程语言的程序包。该软件包的一个重要部分是基于广义多重傅里叶级数方法,对重数为1到6的迭代Itóand Stratonovich随机积分的多维Wiener过程分量进行均方逼近。更准确地说,我们在Hilbert空间中使用了在范数意义下收敛的多个Forier-Legendre级数来对迭代Itóand Stratonovich随机积分进行均方逼近。

MSC公司:

65日元 数值算法的封装方法
65立方米 随机微分和积分方程的数值解
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 链接

参考文献:

[1] 伊藤,K。关于随机微分方程。艾默尔回忆录。数学。《社会学杂志》,第4期(1951年),第1-51页·Zbl 0054.05803号
[2] Kloeden,P.E.,Platen,E.随机微分方程的数值解。柏林,Springer-Verlag Publ。,1992年.632页·Zbl 0752.60043号
[3] Kloeden,P.E.,Platen,E.,Schurz,H.通过计算机实验对SDE进行数值求解。柏林,Springer-Verlag Publ。,1994年292页·Zbl 0789.65100号
[4] Arato,M.常系数线性随机系统。统计方法。柏林,海德堡,纽约,Springer-Verlag Publ。,1982年289页·Zbl 0544.93060号
[5] Shiryaev,A.N.《随机金融的基本要素:事实、模型和理论》。美国世界科学出版公司,1999年。852页·Zbl 0926.62100号
[6] Karatzas,I.,Shreve,S.《数学金融方法》。纽约,Springer-Verlag Publ。,1998年415页·Zbl 0941.91032号
[7] Platen,E.,Bruti-Liberati,N.金融中具有跳跃的随机微分方程的数值解。柏林,海德堡,Springer-Verlag Publ。,2010.868便士·Zbl 1225.60004号
[8] Han,X.,Kloeden,P.E.,《随机常微分方程及其数值解》。新加坡,Springer Publ。,2017年250便士·Zbl 1392.60003号
[9] Allen,E.用伊藤随机微分方程建模。施普林格,多德雷赫特,2007年。230便士·兹比尔1130.60064
[10] R.C.默顿持续时间金融。牛津,布莱克威尔出版社。,1992年754页·Zbl 1019.91502号
[11] Heston,S.L.随机波动期权的封闭式解决方案,适用于债券和货币期权。Rev.财务研究。6, 2 (1993), 327-343 ·Zbl 1384.35131号
[12] Cox,J.C.、Ingersoll,J.E.、Ross,S.A.利率期限结构理论。经济计量学。53 (1985), 385-408 ·Zbl 1274.91447号
[13] Kimura,M.,Ohta,T.,人口遗传学的理论方面。波士顿,普林斯顿大学出版社,1971年。232便士·Zbl 0239.9202号
[14] Iacus,S.M.随机微分方程的模拟和推理。以R为例。纽约,Springer-Verlag Publ。,2008年,285便士·Zbl 1210.62112号
[15] Ricciardi,L.M.扩散过程和生物学相关主题。生物数学课堂讲稿。纽约,施普林格,1977年。202便士·Zbl 0356.60023号
[16] Stratonovich,R.L.,Izbrannye voprosy teorii fluktuatsii v radiotekhnike[无线电工程中波动理论的选定问题]。莫斯科,Sovetskoe Radio Publ。,1961.556页
[17] Liptser,R.Sh.,Shirjaev,A.N.Statistika sluchineyh processov:nelineinaya filtracia i smezhnye voprosy。【随机过程统计:非线性滤波及相关问题】,莫斯科,瑙卡出版社,1974年。696便士·Zbl 0279.60021号
[18] Nasyrov,F.S.Lokal'nye vremena,simmetrichnyje积分i随机分析[局部时间,对称积分和随机分析]。莫斯科,Fizmatlit Publ。,2011.212页
[19] Kagirova,G.R.,Nasyrov,F.S.关于一维扩散过程的最优过滤问题。西伯利亚高级数学。28,3(2018),155-165
[20] Chugai,K.N.,Kosachev,I.M.,Rybakov,K.A.连续时间随机系统中的近似滤波方法。智能创新、系统和技术,第173卷,Jain L.C.编辑,Favorskaya M.N.,Nikitin I.S.,Reviznikov D.L.Springer Publ。,2020年,第351-371页。内政部:https://doi.org/10.1007/978-981-15-2600-8_24
[21] Averina,T.A.,Rybakov,K.A.使用最大截面法过滤跳跃-扩散随机过程。Russ.J.数字。分析。数学。建模。35, 2 (2020), 55-67. 内政部:http://doi.org/10.1515/rnam-2020-0005 ·Zbl 07207773号
[22] Kloeden,P.E.,Platen,E.,Schurz,H.,Sorensen,M.关于离散化对扩散过程漂移参数估计值的影响。J.应用。概率,33 (1996), 1061-1076 ·Zbl 0873.65134号
[23] Clark J.M.C.,Cameron R.J.随机微分方程离散近似的最大收敛速度。随机微分系统滤波与控制。控制与信息科学课堂讲稿,第25卷。编辑Grigelionis B.Berlin,Heidelberg,Springer Publ。,1980. 162-171
[24] O.Yu Kulchitskiy。,库兹涅佐夫,D.F.统一的泰勒-伊藤扩张。数学杂志。科学。(纽约)。99, 2 (2000), 1130-1140. 内政部:http://doi.org/10.1007/BF02673635
[25] 库兹涅佐夫,D.F.泰勒-斯特拉托诺维奇扩张的新表现。数学杂志。科学。(纽约)。118, 6 (2003), 5586-5596. 内政部:http://doi.org/10.1023/A:1026138522239 ·Zbl 1075.60057号
[26] Kuznetsov,D.F.基于广义多重Fourier级数的迭代Ito和Stratonovich随机积分的强逼近。应用于伊藤SDE和半线性SPDE的数值解。Differencialnie Uravenia i Protsesy Upravlenia,2020年,第4期,A.1-A.606。网址:http://diffjournal.spbu.ru/EN/numbers/2020.4/article.1.8.html ·Zbl 1456.65001号
[27] Milstein G.N.Chislennoye integratirovaniye stokhasticheskih differential'nyh uravnenii[随机微分方程的数值积分],Sverdlovsk,Ural。大学出版社。225便士
[28] Kloeden,P.E.,Platen,E.,Wright,I.W.多重随机积分的近似。斯托克。分析。申请。10,4(1992),431-441·Zbl 0761.60048号
[29] Averina,T.A.,Prigarin,S.M.Wiener过程随机积分的计算。预印1048。新西伯利亚委员会。数学。数学。地球物理学。俄罗斯科学院西伯利亚分院。,1995年,15页(俄语)·Zbl 0919.60055号
[30] Prigarin,S.M.,Belov,S.M。维纳过程级数展开的一个应用。预印1107。新西伯利亚委员会。数学。数学。地球物理学。俄罗斯科学院西伯利亚分院,1998年,16页(俄语)·Zbl 0916.65146号
[31] Wiktorsson,M.多个独立布朗运动的联合特征函数和迭代伊藤积分的同时模拟。附录申请。探针。11, 2 (2001), 470-487 ·Zbl 1019.60053号
[32] Ryden,T.,Wiktorsson,M.关于迭代Ito积分的模拟。斯托克。程序。及其应用程序,91, 1 (2001), 151-168 ·Zbl 1047.60052号
[33] Gaines,J.G.,Lyons,T.J.随机面积积分的随机生成。SIAM J.应用。数学。54 (1994), 1132-1146 ·Zbl 0805.60052号
[34] Milstein,G.N.,Tretyakov,M.V.《数学物理中的随机数值》。柏林,Springer-Verlag Publ。,2004.616页·Zbl 1085.60004号
[35] Allen,E.通过区域细分的三重随机积分近似。Commun公司。申请。《分析》(向V.Lakshmikantham教授特别致敬),17(2013),355-366·Zbl 1294.60077号
[36] Rybakov,K.A.应用数学描述的谱形式表示迭代随机积分。Differencialnie Uravenia i Protsesy Upravlenia,2019,no.4,1-31(俄语)网址:https://diffjournal.spbu.ru/EN/numbers/2019.4/article.1.1.html ·Zbl 1437.60030号
[37] Tang,X.,Xiao,A.一些随机积分的渐近最优逼近及其在强二阶方法中的应用。高级Comp。数学。45 (2019), 813-846 ·兹比尔1415.60057
[38] Zahri,M.用于求解益生元进化随机模型的多维Milstein方案。台北理工大学的J。8, 2 (2014), 186-198
[39] Li,C.W.,Liu,X.Q.多重随机积分逼近及其在随机微分方程中的应用。非线性分析。西奥。方法。申请。30, 2 (1997), 697-708 ·Zbl 0897.60059号
[40] Rybakov,K.沃尔什级数在表示迭代Stratonovich随机积分中的应用。IOP会议系列:材料科学与工程。2020年,第927卷,编号012080。内政部:http://doi.org/10.1088/1757-899X/927/1/012080
[41] Rybakov,K.A.基于随机函数正交展开的线性连续随机系统输出过程的建模和分析。计算机与系统杂志。国际59,3(2020),322-337。内政部:http://doi.org/10.1134/S1064230720030156 ·Zbl 1453.93227号
[42] 库兹涅佐夫(Kuznetsov),D.F.Chislennoye integrirovanie stokhasticheskih differential'nyh uravnenii。2.随机微分方程的数值积分。圣彼得堡理工大学出版社。,2006.764 p.内政部:http://doi.org/10.18720/SPBPU/2/s17-227 ·Zbl 1378.65004号
[43] Kuznetsov,D.F.【基于全正交系统上的多重傅里叶级数的重复随机Stratonovich积分的展开和近似方法】。Differencialnie Uravenia i Protsesy Upravlenia,1997年,第1期,18-77页(俄语),网址:http://diffjournal.spbu.ru/EN/numbers/1997.1/article.1.2.html ·Zbl 07039077号
[44] Kuznetsov,D.F.勒让德多项式和三角函数应用于伊藤随机微分方程数值积分效率的比较分析。公司。数学。数学。物理,59, 8 (2019), 1236-1250. 内政部:http://doi.org/10.1134/S0965542519080116 ·Zbl 07139676号
[45] Kuznetsov,D.F.基于广义多重Fourier级数的迭代随机Ito积分逼近方法在非交换半线性随机偏微分方程高阶强数值方法中的应用。Differencialnie Uravenia i Protsesy Upravlenia,2019年,第3期,第18-62页。网址:http://diffjournal.spbu.ru/EN/numbers/2019.3/article.1.2.html ·Zbl 1433.60077号
[46] Kuznetsov,D.F.多重Fourier-Legendre级数在非交换半线性随机偏微分方程强指数Milstein和Wagner-Platen方法中的应用。Differencialnie Uravenia i Protsesy Upravlenia,2020年,第3期,第129-162页。网址:https://diffjournal.spbu.ru/ru/numbers/2020.3/article.1.6.html ·Zbl 1476.60109号
[47] Jentzen,A.和Röckner,M.,社会民主党的Milstein计划。基础组件。数学。2015年2月15日,313-362·Zbl 1318.60072号
[48] Becker,S.,Jentzen,A.和Kloeden,P.E.SPDE的指数Wagner-Platen型方案。SIAM J.数字。分析。54, 4 (2016), 2389-2426 ·Zbl 1345.60068号
[49] Mishura,Y.S.和Shevchenko,G.M.希尔伯特空间中随机微分方程的近似格式。西奥。探针。申请。51, 3 (2007), 442-458 ·Zbl 1148.60044号
[50] Bao,J.,Reisinger,C.,Renz,P.,Stockinger,W.McKean方程和相互作用粒子系统的Milstein格式的一阶收敛性。arXiv:2004年。03325v1[math.PR],2020,27页,网址:https://arxiv.org/abs/2004.03325
[51] Son,L.N.,Tuan,A.H.,Dung,T.N.,Yin,G.Milstein型程序,用于带马尔可夫切换的随机微分方程的数值解。SIAM J.数字。分析。55, 2 (2017), 953-979 ·Zbl 1362.65017号
[52] Sun,Y.,Yang,J.,Zhao,W.求解平均场随机微分方程的Ito-Taylor格式。数字。数学。西奥。方法。申请。10, 4 (2017), 798-828 ·Zbl 1399.60121号
[53] Higham,D.J.随机微分方程数值模拟算法介绍。SIAM版本,43,3(2001),525-546·Zbl 0979.65007号
[54] Cyganowski,S.,Grune,L.,Kloeden,P.E.Maple,随机微分方程。《微分方程理论与数值》,Eds.Blowey,J.F.,Coleman,J.P.,Craig,A.W.Universitext。柏林,海德堡,施普林格出版社。,2001年,第127-177页·Zbl 0991.65006号
[55] Higham,D.J.,Kloeden,P.E.MAPLE和MATLAB,金融随机微分方程。计算经济学和金融学中的编程语言和系统。计算经济学进展,第18卷,尼尔森编辑,马萨诸塞州波士顿S.S。,2002年,第233-269页·Zbl 1058.90007号
[56] Cyganowski,S.,Grune,L.,Kloeden P.E.MAPLE,金融学中跳跃扩散随机微分方程。计算经济学和金融学中的编程语言和系统。计算经济学进展,第18卷,编辑:尼尔森,S.S.波士顿,马萨诸塞州,斯普林格出版社。,2002年,第441-460页·Zbl 1058.90007号
[57] Gilsing,H.,Shardlow,T.SDELab:在MATLAB中求解随机微分方程的软件包。J.公司。申请。数学,2, 205 (2007), 1002-1018 ·兹比尔1116.65005
[58] 库兹涅佐夫,D.F.Stokhasticheskie differencial‘nye uravnenia:teoriya i practicka chislennogo resheniya。计算机程序与MATLAB系统7。0.伊兹德。随机微分方程:数值解的理论与实践。用MATLAB 7。0个程序。第3版]。圣彼得堡理工大学出版社。,2009.768 p.内政部:http://doi.org/10.18720/SPBPU/2/s17-230 ·Zbl 1206.60002号
[59] Kiesewetter,S.,Polkinghorne,R.,Opanchuk,B.,Drummond,P.D.xSPDE:随机方程的可扩展软件。SoftwareX,5(2016),12-15
[60] Gevorkyan,M.N.,Velieva,T.R.,Korolkova,A.V.,Kulyabov,D.S.,Sevastyanov,L.A.随机微分方程的随机Runge-Kutta软件包。可靠性工程和复杂系统。DepCoS-RELCOMEX 2016年。智能系统和计算进展,第470卷,编辑:Zamojski,W.,Mazurkiewicz,J.,Sugier,J.、Walkowiak,T.、Kacprzyk,J.Cham,Springer Publ。,2016年,第169-179页
[61] Kuznetsov,D.F.【随机微分方程:数值解的理论和实践。使用MATLAB程序。第6版】。Differencialnie Uravenia i Protsesy Upravlenia,2018年,第4期,A.1-A.1073(俄语),网址:http://diffjournal.spbu.ru/EN/numbers/2018.4/article.2.1.html ·Zbl 1404.60002号
[62] O.Yu Kulchitskiy。,Kuznetsov,D.F.线性平稳微分方程随机系统的数值模拟。[俄语]。Differencialnie Uravenia i Protsesy Upravlenia,1998年,第1期,第41-65页。网址:https://diffjournal.spbu.ru/EN/numbers/1998.1/article.1.2.html ·Zbl 07039051号
[63] Gihman,I.I.,Skorohod,A.V.Stokhasticheskie differential'nye uravnenia I ih prilozhenia[随机微分方程及其应用]。基辅,Naukova Dumka Publ。,1982.612页·Zbl 0557.60041号
[64] Kuznetsov,D.F.关于1。5和2。0阶强收敛。自动化。远程控制,79,7(2018),1240-1254。内政部:http://doi.org/10.1134/S0005117918070056 ·Zbl 1400.93285号
[65] Kuznetsov,D.F.关于二维随机扰动下多维动力系统的数值建模。5阶强收敛。自动化。远程控制,80,5(2019),867-881。内政部:http://doi.org/10.1134/S0005117919050060 ·Zbl 07097134号
[66] Kuznetsov,D.F.基于Taylor-Stratonovich展开式的具有多维非加性噪声的Ito随机微分方程的强收敛阶为2.5的显式一步数值方法。公司。数学。数学。物理学。60, 3 (2020), 379-389. 内政部:http://doi.org/10.1134/S0965542520030100 ·Zbl 1469.65032号
[67] Kuznetsov,D.F.基于广义多重Fourier级数的迭代Ito和Stratonovich随机积分的强逼近。应用于伊藤SDE和半线性SPDE的数值解。(英语)。arXiv:2003年。14184[数学公关]。2020年,652页。网址:https://arxiv.org/abs/2003.14184 ·Zbl 1456.65001号
[68] 库兹涅佐夫,D.F.多重伊藤和斯特拉托诺维奇随机积分:近似、性质、公式。圣彼得堡理工大学出版社。,2013.382 p.内政部:http://doi.org/10.18720/SPBPU/2/s17-234 ·Zbl 1380.65003号
[69] Kuznetsov,D.F.基于广义多重傅里叶级数的迭代Stratonovich随机积分展开。Ufa数学。J.,11,4(2019),49-77。内政部:http://doi.org/10.13108/2019-11-4-49 ·Zbl 1463.60076号
[70] Kuznetsov,D.F.伊藤随机微分方程数值解的傅里叶方法的发展和应用。公司。数学。数学。物理,58, 7 (2018), 1058-1070. 内政部:http://doi.org/10.1134/S0965542518070096 ·Zbl 1483.65016号
[71] Kuznetsov,D.F.使用勒让德多项式对随机微分方程解进行均方近似。J.自动化。通知。《科学》(贝格尔出版社),32,12(2000),69-86。内政部:http://doi.org/10.1615/JAutomatInfScience.v32.i12.80
[72] 库兹涅佐夫,D.F.多重伊藤随机积分和Stratonovich随机积分:傅里叶展开式和三角展开式,近似,公式。Differencialnie Uravenia i Protsesy Upravlenia公司。2017年,第1期,A.1-A.385。网址:http://diffjournal.spbu.ru/EN/numbers/2017.1/article.2.1.html ·兹比尔1373.60001
[73] Kuznetsov,M.D.,Kuznetsov,D.F.基于多重傅立叶-勒让德级数的统一Taylor-Ito展开对乘法为1-5的迭代Ito随机积分的均方逼近过程的优化。(英语)。arXiv:2010年。13564[math.PR],2020,59 p.网址:https://arxiv.org/abs/2010.13564
[74] 库兹涅佐夫,M.D.,库兹涅索夫,D.F.实现0阶强数值方法。5, 1. 0, 1. 5, 2. 0,2。5和3。基于统一的Taylor-Ito和Taylor-Stratonovich展开式和多重Forier-Legendre级数,具有非交换噪声的Ito SDE为0。(英语)。arXiv:2009年。14011[math.PR],2020,188 p.网址:https://arxiv.org/abs/2009.14011
[75] Kuznetsov,D.F.,Kuznetsov,M.D.一个用于实现收敛阶为0的强数值方法的软件包。5, 1. 0, 1. 5, 2. 0,2。5和3。具有非交换多维噪声的Ito SDE为0。第19届国际会议“航空与航天”(AviaSpace-2020),摘要,莫斯科,佩罗出版社。,2020, 569-570
[76] Kuznetsov,D.F.,Kuznetsov,M.D.基于多重Forier-Legendre级数的非交换半线性SPDE的强指数Milstein和Wagner-Platen方法的迭代随机积分的Mean平方近似。施普林格数学与统计论文集。随机方法和应用的最新发展。编辑:Shiryaev,A.N.Samouylov,K.E,Kozyrev,D.V.,Springer Publ。,2021年(即将推出)
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。它的项目与zbMATH标识符启发式匹配,并且可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。