Материал: Стохастические дифференциальные уравнения и диффузионные процессы

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

336 ГЛ. V. ДИФФУЗИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ ИА МНОГООБРАЗИЯХ

формулу разложения b(t)

 

в ряд Фурье:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А*

,

 

i/o

 

° °

Г

(сов2яА:г—1)

 

 

П

 

 

 

 

 

 

6

(

t

)

V

U

 

sin 2я&*

У

2

 

 

 

 

 

 

 

 

=

-

-f 2пк-- i -- +0 \-

~ ы-+

Г

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

h—l. L

 

 

 

 

 

 

 

 

где

цД — независимые

случайные величины

с одинаковым рас­

пределением *)

N(0, 1)

([79], [146]). Тогда

 

 

 

 

 

 

 

6 (0 - ]» W* - «- 1/2)I, + У 2 | [u

 

+ ч, ™ |.“ 1

 

и так как (cos2rcA:i} и

 

{ ( г - 1/2),

sin2ji&f} взаимно ортогональны

в

S ’г([0,

1]), то имеем

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

o2:= o f 0il]( b ) > 2 i l / ( 2 ^ ) 3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

h—l

 

 

 

 

 

 

Поэтому для Z

> О

 

 

 

2z2 h— l

 

 

 

 

 

 

 

 

£

(e-*V)

< Е

fexp

I—

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

|2/(2яА-)2П =

 

 

 

 

 

 

 

 

=

п Е (ехр { -

z2|£/2n?fc4]) = П(1 +

Z7 JI4A?)-I/2 =

 

 

 

 

 

h=l

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f t = l

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

V z/sinh

У 2 e~z/2.

Следовательно,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P (о <

e )< exp [— 2z2e2] £ (exp [— 2Z7J?]) <

V 2 exp [2z4e? — z/4]

 

и положив z =

1/ (16e2) получаем

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р ( о < г ) ^ / 2

exp — 2 ё J

 

 

 

(3.24)

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

0

У

 

 

 

 

(8.23)

 

 

 

{^ = Ь (а /)| «{Ь («)},

то ао[0,,](Ь )» а [0,а](Ь). Поэтому

следует из (8.24).

 

 

 

 

 

 

 

 

8.2. Без потери общности мож­

 

Д о к а з а т е л ь с т в о т е о р е м ы

но считать, что f =

l. Для каждого

д = 1, 2,

... построим

моменты

остановки

 

 

 

 

 

 

 

и событие Aq со следующими свойства­

ми. Если положить

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

«!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

«8> И

 

=

\/ а « ( Гу) } L ( r v) dv,

 

 

 

(8.25)

*) N(0, 1) обозначает нормальное распределение со средним 0 и диспер­ сией 1.

 

§ 8. ПРОБЛЕМА ГИПОЭЛЛШГППИОСТИ

 

337

где rt =

[Х ь У (г)У“ 1( ^) ]

для

 

то

 

 

 

 

 

 

Ia(q (iv) - 1

J ^

2 дс,

если

ш ф Ад,

 

(8.26)

 

 

Р (Ад) <

Щ,2 (2~3) + 2е9е -'’*.

 

 

(8.27)

Здесь с

и с' — положительные константы,

не зависящие от д. Что­

бы сделать это, положим (обозначая е9 = 2

 

 

 

 

 

tq=

{inf

 

 

 

тD,

 

(Х() >

ед|,

 

(8.28)

 

 

VI,

если {

} =

0

 

 

 

 

 

 

 

, _

(inf

 

* о < £ <

<Py(x i) =

e9+i),

 

(8.29)

 

2

[l,

если {

} = 0 ,

 

 

 

и

 

 

 

 

 

 

 

tl = (f3 +

2eg) Д 1.

 

 

(8.30)

 

 

 

 

 

Выберем относительно

компактную

открытую

область It

в

G L ( Rd), содержащую*)

{ ( i , / ) ; i s p )

и положим

 

 

 

4 - U? = l) U (<S<1, Г -^<2е® 1

U U?< 1,

*2 —*0< 2еЗ), (8.31)

гд е

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

~ = linf U;

 

f < 1 ,

rt (£ R }x

 

 

 

 

 

U, если {

} =

0 .

 

 

 

 

 

Согласно лемме 8.5, найдется**)

Ci такое, что

7>(f3< l ,

Т — £3<

< C ^ )< e-Cl^ и P (tq< l i t tl — £3 <

 

< exp {—c^EglX)

длявсех?,е

e (0, сге9]. Поэтому

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P W

<1 “ 1 / 2

(£g) +

2 exp {— cx/2eg}.

 

(8.32)

Положим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

К = sup { J / L (r) 'j, 1 AfL(r) l|;

 

 

(8.33)

 

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где ***) A = — ^

+ A0 n A0 (x) =

bl(x) -^т.

Заметим,

что если

 

L - x

 

 

 

 

 

 

dx%

 

 

 

 

w (£Aq, т о г ге / 7

для

( e

[i3, £3]

 

и,

следовательно,

/ ь (п )

и

A/x,(rt) ограничены no норме числом A-.

 

 

 

 

 

*) / = (6j), a I) — замыкание D.

 

 

 

 

 

 

 

**)

В последующем

с,,

c2, . . . — положительные

константы,

не завися­

щие от q.

 

.

 

_

 

 

 

 

 

 

 

***)

См. § 2 для определения Аа.

 

 

 

 

 

 

 

22 с. Ватаиабо, Н. Нкэда

338 ГЛ. V. ДИФФУЗИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ НА МНОГООБРАЗИЯХ

Если w ф. Ад, то

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j

fpjY (X,) ds > е£,

 

 

 

 

(8.34)

 

 

 

 

 

eq

 

 

 

иположим*)

 

 

 

где eq\ll, i?]. Пусть i e R 1, Hfll =

1

 

 

 

 

 

I j ( u ’ , l ) =

f

2

[Wi.(r,)1*<fc,

1< /< X .

 

(8.35)

 

 

 

 

i„ t3Ii

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Согласно

(8.34) можем

заключить,

что

существует

константа **)'

с,(Х ) такая, что

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 ^ К 0 > С! (Х)е$,

к; ^ Ад.

 

 

 

(8.36)

Это основано на следующем общем

факте. Если

 

 

...,

таковы, что

Ill'll < X,

то

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(det(6l,S*, . . . , Л и) Г - < с 2 ( К

) ^ ( l - V f .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i-~-1

 

 

 

 

Действительно, мы можем

предположить,

что

линейно независи-

 

 

 

 

 

 

 

d

 

 

 

d

 

 

 

 

мы. Тогда

можем

написать I =

2

оц£\

ГДе ai =

2

с1(/ и ( с)) — об-

 

 

 

 

 

 

 

i--i

 

 

 

j —1

 

 

 

ратная

к

(£)),

 

=

(£]))

матрица.

 

Следовательно,

|с]|<:

^ |det (|j) |-1с;, (X)

и поэтому

|а г |<

|dot (|)) |_I с4 (X).

 

Так как

то это доказывает требуемое утверждение.

 

 

Полагая с3 = c2 (K)/N из (8.36)

можно заключить, что

 

если w

^ A

' g , то

существует такое jo = j o ( w ) , что 1 < / 0< Х и

 

 

 

 

1 j0 («>. 1

>

сзеч > сз4-

 

(8-37)

Пусть

 

 

 

 

 

 

 

 

Л 1 $ } (0 =

А я

П

1 ) > с 3 г д } \

П

(7j 1 (к;, / ) < c 3e f J),

 

 

 

 

 

 

 

5 < р ;,

2 < / < Х .

(8.38)

Мы покажем, что найдутся q„ и с4 такие, что

 

 

 

 

 

р

(0 ) <

«Г*' ехР ( —

1)

(8-39)

*)

l»fb — скалярное произведение I и //..

константы, зависящие

**)

В последующем

с ,(К), с2( К ) — положительные

только от К.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

§ 8. ПРОБЛЕМА ГИПОЭЛЛИПТИЧНОСТИ

 

339

дли

всех

д, /,

Р,

и

I,

удовлетворяющих условиям

q > go, ИZ И= 1,

1 eg /

iV и

5.

 

 

 

 

 

 

 

 

Для доказательства этой оценки, положим

 

 

 

 

 

 

 

Yu(s) — l-ju (r(s)),

 

 

 

Согласно

(2.36),

 

 

 

 

 

 

 

 

Yu (t) -

Yu (ti) =

\l-f[Aa,u] Cr(s))°dw*(sy+ f b /[^ 0,t7] ( r(s))ds ^

 

 

 

 

*5

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

mu (t) +

f c (s) ds,

(8.40)

где mv (t) — мартипгальная часть. Далее

 

 

 

 

 

 

 

 

I

j>

 

 

J

 

 

 

 

{mu'} (t) =

j

S

(Z-/|Aa,uj)2 ( г («)) ds: = j p0' («) ds.

(8.41)

 

 

 

 

 

» a ~ l

 

 

 

 

 

Зафиксируем

w e

Л,с f|

IZj (u->, Z) >

c:je^ |.

Отметим сначала, что

^(sJssA^r и |c(s)|

 

 

для всякого s e e ,,

Так как

 

 

 

 

 

 

 

I} {w, Z) = f 2

Po {s) ds,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ea

J 1

 

 

 

то найдется £/0^ 2,_, со свойством

j ри# (s) d * > c 8ejz. ea

Разделим интервал e, на e^_Pi = 2^P-'~,:I) равных интервалов. Тогда существует хотя бы один такой интервал, скажем, eq, такой, что

 

§Vm0 (8)d8 > c/ * > -\

 

(8.42)

Согласно теореме

II—7.2',

найдется

броуновское движение

B(t)

такое, что В(0 ) = Yu (to)

и

 

 

 

 

Yu0 (t) =

B({mUo>(t))+ j c(s)ds.

(8.43)

Положив

 

 

is

 

 

 

 

<mt/0>

’(*)

 

 

 

 

 

e'q =

{тиоУ{e'q) и G(s) =.

J

c(f)dZ,

 

С и .)-1!'?)

22*

340 ГЛ. V. ДИФФУЗИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ НА МНОГООБРАЗИЯХ

будем иметь

j|Yvt (*)

 

У\(s) \^и0 (s) ds = -y \ \ B (s) + G(s) \4s

t

 

/,

 

 

 

 

 

>/

 

 

 

 

 

*q

 

fq

 

 

 

 

 

tq

 

 

 

 

для w e Aq f|

\Ij(w, l ) ^ c 3eqJ}.

 

Обозначая e"q

через

[A,0,

Xi], мы

полагаем eq=

[A,0, A,0 + c5e ^

]. Тогда из (8.42)

следует, что

е\ =э е

и, следовательно,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

J|Уи0 (s) Isds > -i-2 J I в (s) +

G(s) 14 s ;

 

 

 

 

 

 

 

 

>

L±! <4 [B + G )> L^l (o

(5) _

0

(G))i.

(8.44)

Ho

 

 

 

 

pi-K i |{/«Ho)-1 (eq) f |S' |

 

°h (G) < rh f(G (S) -

G(\0 У ds<

 

eq\K

 

< К г<mn0>|-1

{e q) *=I

Ю |eq.*|

(8.45)

 

 

Если, кроме того,

предположить,

что

w удовлетворяет

условию

о~ (В) ^2K\e'ql то, согласно

 

(8.44)

и

(8.45),

 

 

 

 

 

j |Yv0 (s) l2 dS > ^ { 2 K \ e q\ - K \ e q\У =

 

 

 

 

 

 

/

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

eQ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

I ~

| I

' l->

= -7

4 P j “ 9

 

4py*

 

—.

 

 

= 7

К

IKq I

 

 

^ csEq *

 

?^ По­

следовательно,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(IP, Z) >

f I Yu0 (s) Isd.9 >

c3e f

 

 

 

 

Таким образом, мы доказали следующее включение*)

 

 

 

4,р. (/) с= Aq' П {/,- (И/, I) > C3P^j П

{ojj {Щ < 2 К

14

1) с

 

 

 

 

с Л СП {h («% I) >

c3eSj}

П |о~ (5) <

 

 

 

(8-46)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/

р,

 

 

*) При предположении и> <=£ |eq | 2е® и поэтому |<?' |= 2еч3_а.