自激點過程

自激點過程

自激點過程(self-exciting point process)是一類強度可以依賴於過程自身歷史的點過程.齊次泊松過程的強度是一常數,如果允許強度隨時間t改變就得到帶時倚強度的泊松過程。如果再允許強度在任一時刻t的值除了依賴於t之外,還與過程在這時刻的點數N(t)有關,則得到的是非齊次純生過程。現在,若進一步假設過程在任一時刻t的強度除了依賴於t和N(t)之外,還可能與在時刻t前發生的N(t)個點的位置有關,換句話說,依賴於過程在時刻t之前(包含t)的全部歷史,於是就得到更廣泛一類的點過程——自激點過程。

自激點過程的定義

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在數學上,自激點過程被定義為滿足下述條件的計數過程:對任意實數和,

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其中依次是過程的第一,第二,……,第個點發生時刻。在某些文獻的定義中還加上有序性條和對初始狀態的規定:。

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注意自激點過程的強度λ不僅隨時間t變化,而且還是過程的現實ω的函式,即強度本身是一隨機過程,但它受點過程自身的演化制約 。

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如果計數過程 滿足: 且對於小時間h有

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則稱為 自激點過程,而隨機過程

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稱為其 強度過程

自激點過程 自激點過程

自激點過程 稱為m-記憶的,如果

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即強度過程只依賴最近發生的m個事件的時刻,而與 無關。

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最簡單的是 的情形,這是無記憶(0-記憶)的自激點過程情形,即下面的定義。

自激點過程 自激點過程
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定義1計數過程 稱為 無記憶的自激點過程,如果 滿足: 且存在正值函式 使對於小的h有

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由此可見,無記憶的自激點過程是條件非時齊Poisson過程。

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例1年齡 的 個人的群體在時刻 以前的死亡人數(死亡計數過程) 可以用無記憶的自激點過程建模,其強度過程為 其中 是年齡為 的死亡率,

無記憶的自激點過程的有限維分布

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無記憶的自激點過程 在有限個時刻上的聯合分布為: 對於 整數

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其中

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自激點過程的條件強度過程

定義2

自激點過程 自激點過程

稱為自激點過程的 條件強度過程

於是,對於自激點過程有

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自激點過程的絕對機率

仿照初等機率論中Poisson過程的絕對機率的推導,可以得到

自激點過程 自激點過程

同樣仿照初等機率論中Poisson過程的絕對機率的推導,我們得到下面的結論。

命題1 自激點過程的絕對機率滿足如下的(常微分方程組)

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這是一個非時齊的單側純生過程,可以用歸納法求得其解為

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