前置

随机过程与样本路径

设 为概率空间, 为可测空间, 为指标集。若对每个 ,映射

均可测,则称 为取值于 的随机过程。 常取带全序的时间集,如 、;定义本身并不要求 带有可测结构。

固定 后,映射

称为该过程的一条样本路径(sample path,也称 realization 或 trajectory)。

必须区分下列两种可测性。

  1. 坐标可测性:每个固定 下的 可测。这正是随机过程定义所要求的条件。
  2. 联合可测性:若另给 一个 -代数 ,则还可要求 从 到 可测。

联合可测性蕴含每个坐标 可测,也蕴含每条样本路径对 可测;反过来,仅有所有坐标可测并不保证联合可测,甚至不保证样本路径关于 可测。

需要联合积分、停时或路径正则性时,必须单独验证联合可测性,或选取一个具有相应性质的版本。

路径空间表示

把 视为所有函数 的集合,并令

为坐标投影。路径空间上的积 -代数定义为

过程可以等价地写成路径随机元

由于

积 -代数的定义立即给出

这里没有使用 的联合可测性;路径随机元可测与联合可测是不同命题。

积 -代数不等于一般意义下的拓扑 Borel 代数

若 还是拓扑空间并取 ,则 可赋予积拓扑。每个坐标投影在积拓扑下连续,因而总有

当 可数且 具有可数拓扑基时,有限坐标柱集形成积拓扑的可数基,于是两者相等。对不可数 ,积拓扑的开集可能需要不可数多个柱集的并来表示,而 -代数只对可数并封闭;此时上述包含可能严格。故“路径映射对坐标生成的积 -代数可测”不能擅自替换为“对积拓扑的整个 Borel -代数可测”。

若已知路径落在较小的正则路径空间(例如带一致范数的 ),还应在该子空间自己的 Borel -代数上讨论路径律。在常见的可分连续路径空间中,该 Borel -代数由坐标映射生成,但这依赖于可分性与路径正则性,并非任意 的自动结论。

过程的分布

路径随机元 的分布(law,也称概率律)是推前测度

在 上的概率测度。也就是说,对任意 ,

给定有限个时刻 ,随机向量

的分布称为一个有限维分布。所有有限维分布给出了 在柱集上的取值;由于柱集生成 ,它们唯一确定路径律。这个结论仍只涉及坐标生成的积 -代数,不应与更大的拓扑 Borel -代数混同。