第一章随机过程的基本概念一、随机过程的定义例 1:医院登记新生儿性别,0 表示男, 1 表示女, X n 表示第 n 次登记的数字,得到一个序列 X 1 , X 2 , ···,记为 {X n,n=1,2, · · ·},则 X n 是随机变量,而{X n,n=1,2, · · ·}是随机过程。例 2:在地震预报中,若每半年统计一次发生在某区域的地震的最大震级。令Xn 表示第 n次统计所得的值,则X n 是随机变量。为了预测该区域未来地震的强度,我们就要研究随机过程 {X n,n=1,2, · · ·} 的统计规律性。例 3:一个醉汉在路上行走,以概率p 前进一步,以概率1-p 后退一步(假设步长相同)。以 X(t) 记他 t 时刻在路上的位置,则{X(t), t0} 就是(直线上的)随机游动。例 4:乘客到火车站买票,当所有售票窗口都在忙碌时,来到的乘客就要排队等候。乘客的到来和每个乘客所需的服务时间都是随机的,所以如果用X(t) 表示 t 时刻的队长,用Y(t) 表示 t 时刻到来的顾客所需等待的时间,则{X(t), tT} 和 {Y(t), tT} 都是随机过程。定义 :设给定参数集合T,若对每个 tT, X(t) 是概率空间),,(P 上的随机变量, 则称 {X(t), tT} 为随机过程,其中T 为指标集或参数集。EX t:)(,E 称为状态空间,即X(t) 的所有可能状态构成的集合。例 1:E 为 {0,1} 例 2:E 为 [0, 10] 例 3:E 为},2,2,1,1,0{例 4:E 都为),0[注:(1)根据状态空间E 的不同, 过程可分为连续状态和离散状态,例 1,例 3 为离散状态,其他为连续状态。(2)参数集 T 通常代表时间, 当 T 取 R, R +, [a,b] 时,称{X(t), tT} 为连续参数的随机过程;当 T 取 Z, Z +时,称 {X(t), tT} 为离散参数的随机过程。(3)例 1 为离散状态离散参数的随机过程,例2 为连续状态离散参数的随机过程,例3 为离散状态连续参数的随机过程,例4 为连续状态连续参数的随机过程。二、有限维分布与Kolmogorov 定理随机过程的一维分布:})({),(xtXPxtF随机过程的二维分布:TttxtXxtXPxxFtt21221121,,},)(,)({),(21随机过程的n 维分布:TtttxtXxtXxtXPxxxFnnnntttn,,},)(,)(,)({),,(21221121,, 211、有限维分布族:随机过程的所有一维分布,二维分布,⋯n 维分布等的全体}1,,,),,,({2121,, 21nTtttxxxFnntttn称为 {X(t), tT} 的有限维分布族。2、有限维分布族的性质:(1)对称性:对(1,2, ⋯n)的任一排列),,(...