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確率微分方程式

   ii)任意の孟≦Tに対し確率1で(4.1)が成り立っている.

 条件i)により(4.1)の右辺の各項が意味をもつ.尚σ,δがωによらず(舌,勾だけの関数 のとき,(4.1)はMarkov型と呼ばれる.

定理4.1.2 T>0を任意に固定する.任意のオ∈[0,Tl縄,ッ∈IRNおよびω∈Ωに対し,

κ:=κT>0が存在して,σ¢,ω,ω),碓,ω,ω)が次を満たしていると仮定する.

      {

       】iσ(ち:r,ω)一σ(ち〃,ω)ll≦K揺剛l        l6(ち:r,ω)一わ(ち〃,ω)1≦κゆ瑠l

       llσ(ちω,ω)ll+【わ(ちz,ω)1≦κ(1+回)

さらに珂【ξ旧く○○も仮定する.

 このとき,区間[0,T]における(4.1)の一意解が存在し,

      E[。塾岡2]<・・

を満たす.ただし解が一意的であるとは,XとX がともに解ならば,

      P({ ω;sup lXl(ω   0<オくT    }       一)一罪(ω)[〉・})一・

が成り立つことである.

 証明に進む前に補題を一つ示す.この補題は解の一意性の証明(翫ep3)で用いる.

補題4.1.3(Gronwallの補題)連続関数ノ(の,オ∈[0, T]が

・≦!ω≦・瞭㈲岬≧・

(4.3)

(4.4)

(4.5)

を満たすとき,!(の≦αebt,孟∈[0,T]が成り立つ.

【証明】賜(の=e覗鳶!(8)48とすると,

      ㎡(オ)一評(!(の一δズ!(・)お)≦一

であるから,錫(の≦階αe鞠d8=(α/の(1−e緬君)となり,条件より求める結果を得る. 圏

【定理4.1.2の証明】(8加p1) 連続確率過程の列X(π)={Xチπ)}孟qOJ},η∈Nを次のよ うに帰納的に定義する.

η=1のとき Xガ1)=ξ

η>2のとき雄)一σx畦ξ+恥x皇→)職イ瞑鯉悌・(46)

ここで,任意のπ∈Nに対して,x(π)が次のi), ii)を満たすことを示す.

4.確率微分方程式

45

    i) 毎n)は汚に適合している,

   ii)珂・up。.、<。 lx!π)12]<・。

このとき(4.4)よりE[「1σ(ちXl(π一1),ω)1【2]≦1(2−E[(1+IXI(π一1)D2]<Oo,焼∈[0,T]であ るから,.E[ρT Il   !    __rm_1」611σ(ちx〜『 ),ω)li2d司〈oOすなわちσ∈易(0,T;<B>)が分かる.同様に,

∬16(ちx! 1),ω)i砒くOoa.s,も成り立ち,またσ, bは発展的可測でもあるから(4.6)の右 辺の穫分が定義できる.従って確率過程の列{Xω},π∈Nが順次定義される.

 i),ii)を数学的帰納法により示す.

η=1のときは明らか.

i),ii)がx!π一1)について成り並つと仮定すると(4.6)の右辺の積分が定義でき,x押は確 率積分と連続有界変動過程の和であるから£に適合している.従ってi)がいえた。

ii)を示す.まず不等式(α+δ+c)2≦3(α2+δ2+c2)から,次式が成り立つ.

E[・upPψ0<孟くT)1・

≦3珂1ξP]… u幅X押),ω)眠1+3E臨騨,ω)司

右辺第2項にDoobの不等式を,第3項にはSchwarzの不等式を適用し,さらに(4.4)に注意 すれば,帰納法の仮定から次のように示される.

E[。嬰幽・]

   ≦3E[rξ1・]+12E〈ズσ(瞭D,ω)職〉+3E[。野ズ1δ(瞭・),ω)12d・

   ≦3珂!ξ1・]+・2E[∠Tσ(・,x!・一・),ω)li2 d・]+3TE[∠「わ岬)・ω)祠

   ≦3E[1ξ1・]+(・2+3T)K・ズE[(1+。呈潔。lx!・一・)1)2]4・<・・ (47)

(翫ep2)次に列{X@)}がη→Ocのときに概収束し,その極限が求める解であることを 示す.任意のη≧3と任意のオ∈[0,T]に対し,

E[。聾隻陛L劇2]

2E

+2E

8E

m∠t

+2孟E

mズ

・・

・up {σ(・,x! 1),ω)一σ(・,x! 2),ω)}dB、

0≦γ≦ホ

。国儀,ズ{6(・,x!π一1),ω)一わ(・,X今一・),ω)}

 llσ(・,x!・一1),ω)一σ(・,x!−2),ω)l12 d・

   1δ(・,x!・一1),ω)一6(・,x!・一2),ω)124・

  ・upix!−1Lx!−2)r d・.

  0≦γ≦8

2]

(4.8)

ただし,01:=(8+2T)1(2である.第2の不等式はDoobの不等式とSchwarzの不等式を適 用し,最後の不等式は条件(43)とFubiniの定理を用いた.

 従ってπ≧2のとき,帰納的に

   「      ∩「       T   「      j

EL。皇聖。lx鮮鮒}1)r」≦o・炉壮齢1)一x雰二一2)121 d・・

        ≦(肥∬…ズ3E[・up lx!2Lx!10<γ<T)胆幽…醐

       (0、T)π一2

       (4.9)

        = σ2

       (η一2)!  、

が成り立つ.ただし,02:=E[SUPo<KT ix雰2L x!1)12]<○○である.

 (4.9)にChebyshevの不等式を用いると,

    P({ω∈Ω;愚雄)(ω)一雄D(ω)〉歩})≦16・・(讐12

がいえ,従って

       義P({ω∈Ω;四聖)(ω)一鯉(ω)1>封)<・・

であるからBorel−Cantelliの補題により,

      P(鳶Ω{ω∈Ω;継)(ω)一姻)(ω)〉歩})一・

となる.よって0(RN)(RN上の連続関数全体の空間)のノルムSUPo 丁卜1に関する完備 性から極限瓦(ω)が存在する.また上で見たことから型(π)(ω)は確率1で[0,T]上一様収 束することが分かる.ゆえにFatouの補題と(4.7)より,

         E[。賜1濁12]≦1恕fE[。:接

すなわち,(4.5)がいえた.

 次に,m<ηとすると(4.9)より,

         E[。:盟

であるが,Fatouの補題により E[  sup

 O<ホ<T

  一       一

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