久保田-渡邊不等式(Kunita-Watanabe inequality)
/ koo-NEE-tah wah-tah-NAH-bay /
久保田-渡邊不等式是隨機微積分的柯西-施瓦茲不等式:它以兩個半鞅二次變差的幾何平均,界定它們之間的二次協變差(更有用地,是兩個隨機積分的協變差)。它是貫穿全理論、控制交叉項的基本估計,也是讓雙線性形式 [ , ] 表現得像內積、使隨機積分真正成為希爾伯特空間建構的關鍵。
逐點形式:對兩個連續局部鞅 M 與 N,協變差 [M, N] 的全變差測度被變差測度的幾何平均所支配,在 [0, t] 上的測度意義下 d|[M, N]| <= sqrt(d[M]) sqrt(d[N])。積分後、最常用的形式:對可料過程 H 與 K,積分後協變差的絕對值受 integral_0^t |H_s| |K_s| d|[M, N]|_s <= ( integral_0^t H_s^2 d[M]_s )^{1/2} ( integral_0^t K_s^2 d[N]_s )^{1/2} 界定。換言之,積分 integral H dM 與積分 integral K dN 的協變差,受 H 的 L^2(d[M]) 範數乘以 K 的 L^2(d[N]) 範數所控制——恰是以 d[M] 與 d[N] 充當參考測度的柯西-施瓦茲。證明是把古典柯西-施瓦茲論證用於協變差的半正定雙線性結構:對任意實數 a, b,過程 a^2 [M] + 2ab [M, N] + b^2 [N] = [aM + bN] 遞增,這逼出恰為久保田-渡邊的判別式不等式。
它的角色是讓協變差成為名副其實的內積,並控制誤差與交叉項。它證明雙線性映射 (H, K) -> integral H K d[M, N] 有界,這正是讓你能一致地定義對一般連續鞅的隨機積分、並估計兩個積分之差的工具。它支撐著不完備市場二次避險中所用的正交(久保田-渡邊/加爾楚克-久保田-渡邊)分解,那裡把一個請求權投影到可達積分的空間上,而此不等式保證投影定義良好。誠實的提醒:(1) 不等式是關於協變差測度的,積分形式要求 H, K 可料且相關積分有限。(2) 如同柯西-施瓦茲,它是不等式而非等式;唯有在退化的對齊情形(沿協變差支撐 K 與 H 成比例)才取等號。(3) 它是對局部鞅/其積分部分陳述的;對完整半鞅則套用於其鞅分量,因有界變差部分與一切的協變差皆為零。
界定對同一布朗運動 B 的兩個伊藤積分的協變差:M = integral H dB、N = integral K dB。此處 d[M] = H^2 dt、d[N] = K^2 dt、d[M, N] = HK dt,故久保田-渡邊寫成 | integral_0^t H_s K_s ds | <= ( integral_0^t H_s^2 ds )^{1/2} ( integral_0^t K_s^2 ds )^{1/2}——這不過是 L^2[0, t] 中普通的柯西-施瓦茲不等式,作為隨機陳述的特例還原而得。
久保田-渡邊是協變差的柯西-施瓦茲;對共用的布朗運動,它退化為普通的 L^2 柯西-施瓦茲。
它是不等式而非等式,且是對鞅部分陳述的(有限變差部分的協變差為零);積分形式需要可料積分子,並以 d[M]、d[N](而非勒貝格時間)為參考測度。