相對於過濾族的鞅(martingale relative to a filtration)

說一個過程是鞅,在你說清楚它是相對於「什麼」資訊的鞅之前,都還不完整。粗略版本是對 M_0, ..., M_n——過程自己的過去——取條件。但你往往觀測到的不只是過程本身:旁側資訊、其他訊號、整個試驗的完整紀錄。到時刻 n 為止可得的資訊量被打包成一個 σ-代數 F_n,而遞增的鏈 F_0 包含於 F_1 包含於 F_2 ... 就是過濾族(filtration)——「資訊隨時間累積、永不遺忘」的形式模型。鞅永遠是相對於某個指定過濾族的鞅。

完整定義有三部分。第一,過程必須適應於過濾族:每個 M_n 都是 F_n-可測的,意思是它的值由時刻 n 可得的資訊就能知道(不准偷看未來)。第二,每個 M_n 可積,E[|M_n|] 有限。第三,公平性條件是相對於過濾族陳述的:E[M_(n+1) given F_n) = M_n。對更豐富的 F_n(而非僅過程自己的歷史)取條件,使這個性質真正更強——相對於更大的資訊流,要當鞅更難,因為即使你知道得更多,你的預測也必須維持不動。每當一個過程相對於 F_n 是鞅時,它對自己生成的(較小的)過濾族自動也是鞅,但反過來不成立。

為什麼要堅持這套記帳?因為停時、下注策略與選擇停止定理全都是相對於同一個過濾族定義的,而只有當「你在時刻 n 知道什麼」一勞永逸地固定下來時,它們才能相互契合。經典陷阱:一個過程對某個過濾族是鞅,對更大的過濾族卻可能失敗。例如,揭露未來的資訊會摧毀公平性——若 F_n 暗中已經「知道」明天的擲硬幣結果,則 M_(n+1) 的條件期望就不再是 M_n。永遠要指明過濾族;未加限定的「鞅」隱含指的是相對於過程自己生成的自然過濾族。

令 X_1, X_2, ... 為公平的 +/-1 步、F_n 為前 n 步的資訊。漫步 S_n = X_1 + ... + X_n 相對於 (F_n) 是鞅:S_n 是 F_n-可測、可積,且 E[S_(n+1) given F_n] = S_n + E[X_(n+1)] = S_n。但相對於一個已揭露 X_(n+1) 的過濾族,同一個 S_n 就會違反公平性方程。

過濾族是形式化的「至今的資訊」;鞅性質是相對於它陳述的。

永遠要指明過濾族。同一過程可能對某個是鞅、對另一個不是;未限定的「鞅」指的是相對於它自己的自然過濾族。

又稱
adapted martingale(F_n)-martingale適應鞅