เดินสุ่มด้วยโมเมนตัม


18

พิจารณาการเดินสุ่มจำนวนเต็มเริ่มต้นที่ 0 โดยมีเงื่อนไขดังต่อไปนี้:

  • ขั้นตอนแรกคือบวกหรือลบ 1 ด้วยความน่าจะเป็นที่เท่ากัน

  • ทุกขั้นตอนในอนาคตคือ: 60% มีแนวโน้มที่จะเป็นไปในทิศทางเดียวกันกับขั้นตอนก่อนหน้า 40% มีแนวโน้มที่จะเป็นไปในทิศทางตรงกันข้าม

การกระจายแบบนี้ให้ผลเช่นไร?

ฉันรู้ว่าการเดินสุ่มแบบไม่โมเมนตัมให้การแจกแจงแบบปกติ โมเมนตัมเปลี่ยนความแปรปรวนหรือเปลี่ยนธรรมชาติของการกระจายตัวทั้งหมดหรือไม่?

ฉันกำลังมองหาคำตอบทั่วไปดังนั้นโดย 60% และ 40% ข้างต้นฉันหมายถึงpและ1-pจริงๆ


ที่จริง @Dilip คุณต้องมีห่วงโซ่มาร์คอฟกับรัฐจัดทำดัชนีโดยคู่สั่งซื้อ(i,i+1)และ(i,i−1) , i∈Z Z ช่วงการเปลี่ยนภาพคือ(i,i+1)→(i+1,i+1)และ(i,i−1)→(i−1,i)ที่มีความน่าจะเป็นpและ(i,i+1)→(i+1,i)และ(i,i−1)→(i−1,i−2)มีความน่าจะเป็น1−pพี
— whuber

โปรดทราบว่าขนาดขั้นตอนในรูปแบบห่วงโซ่มาร์คอฟใน{−1,+1}และคุณเกิดขึ้น (?!) เพื่อเริ่มต้นที่การกระจายแบบคงที่
— พระคาร์ดินัล

คุณต้องการ จำกัด การกระจาย (ส่วนขยาย) สำหรับSn=∑i=1nXnโดยที่Xn∈{−1,+1}เป็นขั้นตอนของการเดินหรือไม่
— พระคาร์ดินัล

อีกวิธีหนึ่งอาจจะดูผลรวมของตัวแปรสุ่มทางเรขาคณิตแล้วใช้ทฤษฎี martingale ปัญหาคือคุณจะต้องกำหนดเวลาหยุดบางชนิดซึ่งอาจยุ่งยาก
— shabbychef

คำตอบ:


8

เพื่อข้ามไปสู่ข้อสรุปในทันที "โมเมนตัม" จะไม่เปลี่ยนความจริงที่ว่าการแจกแจงแบบปกติเป็นการประมาณแบบเชิงเส้นกำกับของการแจกแจงของการเดินแบบสุ่ม แต่ความแปรปรวนเปลี่ยนจากเป็นn p / ( 1 - P ) สิ่งนี้สามารถได้มาจากการพิจารณาเบื้องต้นในกรณีพิเศษนี้ ไม่ยากที่จะสรุปข้อโต้แย้งด้านล่างให้กับ CLT สำหรับขอบเขตพื้นที่ จำกัด มาร์คอฟพูด แต่ปัญหาที่ใหญ่ที่สุดคือการคำนวณความแปรปรวน สำหรับปัญหาเฉพาะนั้นสามารถ4np(1−p)np/(1−p)ถูกคำนวณและหวังว่าข้อโต้แย้งด้านล่างสามารถโน้มน้าวให้ผู้อ่านว่ามันเป็นความแปรปรวนที่ถูกต้อง

การใช้ข้อมูลเชิงลึกที่ Cardinal ให้ไว้ในคอมเม้นต์การเดินแบบสุ่มจะได้รับเป็น โดยที่X k ∈ { - 1 , 1 }และX kเป็นโซ่มาร์คอฟด้วยเมทริกซ์น่าจะเปลี่ยน ( หน้า1 - หน้า1 - พีพี ) สำหรับข้อควรพิจารณาแบบไม่แสดงเมื่อn → ∞การแจกแจงเริ่มต้นของX 1ไม่มีบทบาทดังนั้นให้แก้ไข

Sn=∑k=1nXk
Xk∈{−1,1}Xk
(p1−p1−pp).
n→∞X1เพื่อประโยชน์ของการโต้แย้งต่อไปและถือว่ายังที่ 0 < P < 1 เทคนิคที่ลื่นไหลคือการสลายโซ่มาร์คอฟออกเป็นวงจรอิสระ ให้ σ 1แสดงเป็นครั้งแรกหลังจากเวลา 1 ว่าเชนมาร์คอฟจะกลับไปเป็น 1 นั่นคือถ้า X 2 = 1แล้ว σ 1 = 2และถ้า X 2 = X 3 = - 1และ X 4 = 1แล้ว σ 1 = 4X1=10<p<1σ1X2=1σ1=2X2=X3=−1X4=1σ1=4. โดยทั่วไปให้หมายถึงฉัน 'วันเวลากลับไป 1 และให้τ ฉัน = σ ฉัน - σ ฉัน- 1หมายถึงเวลาระหว่างผลตอบแทน (มีσ 0 = 1 ) ด้วยคำจำกัดความเหล่านี้เรามีσผมผมτผม=σผม-σผม-1σ0=1
  • ด้วยแล้ว S σ n = X 1 + n Σฉัน= 1 UฉันUi=∑k=σi−1+1σiXk
    Sσn=X1+∑i=1nUi.
  • ตั้งแต่เตะค่า- 1สำหรับk = σ ฉัน- 1 + 1 , ... , σ ฉัน - 1และX σ ฉัน = 1ก็ถือได้ว่า U ฉัน = 2 - τฉันXk−1k=σi−1+1,…,σi−1Xσi=1
    Ui=2−τi.
  • ครั้งระหว่างทางกลับสำหรับห่วงโซ่มาร์คอฟจะ IID (อย่างเป็นทางการเนื่องจากการที่แข็งแกร่งมาร์คอฟทรัพย์สิน) และในกรณีนี้ที่มีค่าเฉลี่ยE ( τ ฉัน ) = 2และแปรปรวนV ( τ ฉัน ) = 2 หน้าτiE(τi)=2พี มันแสดงให้เห็นวิธีการคำนวณค่าเฉลี่ยและความแปรปรวนด้านล่างV(τi)=2p1−p
  • CLT สามัญสำหรับตัวแปร iid ให้ผลว่า
    Sσn∼asympN(0,2np1−p).
  • สิ่งสุดท้ายที่ควรทราบซึ่งต้องอาศัยความเชื่อเล็กน้อยเพราะฉันทิ้งรายละเอียดไว้นั่นคือซึ่งให้ผลที่ S n asymp ∼ N ( 0 , n หน้าσn=1+∑i=1nτi∼2n
    Sn∼asympN(0,np1−p).

การคำนวณช่วงเวลาของหนึ่งอาจทราบว่าP ( τ 1 = 1 ) = Pและม≥ 2 , P ( τ 1 = เมตร) = ( 1 - P ) 2 พีเอ็ม- 2 จากนั้นเทคนิคที่คล้ายกับเทคนิคที่ใช้เมื่อคำนวณช่วงเวลาสำหรับการแจกแจงเชิงเรขาคณิต หรือถ้าXเป็นรูปทรงเรขาคณิตที่มีโอกาสประสบความสำเร็จ1 - pและZ =τ1P(τ1=1)=pm≥2P(τ1=m)=(1−p)2pm−2X1−pดังนั้น 1 + X ( 1 - Z )มีการแจกแจงแบบเดียวกับ τ 1และง่ายต่อการคำนวณค่าเฉลี่ยและความแปรปรวนสำหรับการแทนหลังนี้Z=1(τ1=1)1+X(1−Z)τ1


+1 ดี ฉันจะเขียนการกระจาย assymptotic เพียง1/nSn

2

ρρ=2พี-1

ข้อผิดพลาดมาตรฐานที่แท้จริงของ x¯≈พี1-พีsn,
nx¯nsn1-x¯2nx¯nพี/(1-พี)

พี


พี=0

ρ=2p−1,1−2p
โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.