占據時間公式(occupation-time formula)
占據時間公式是讓局部時變得有用的變數變換恒等式:它讓你能把布朗路徑任何函數的「時間積分」計算成對局部時的「空間積分」。你不再沿(粗糙、無參數化的)軌跡積分,而是對水平積分,將每個水平 a 以路徑在該處累積的局部時 L_t^a 加權。
陳述為:對每個有界(或非負)可測函數 f,幾乎必然地,integral over [0,t] of f(B_s) ds = integral over R of f(a) L_t^a da。左邊沿時鐘累加 f(B_s);右邊把同樣的總和按路徑所在的水平重新排序,局部時 L_t^a 充當占據測度 mu_t(A) = Leb{ s <= t : B_s in A } 相對於勒貝格測度 da 的密度(拉東-尼科迪姆導數)。一行寫成 mu_t(da) = L_t^a da。此公式逐字推廣到任何具連續局部時 L_t^a(X) 的連續半鞅 X,只需把 da 換成二次變差微分:integral over [0,t] of f(X_s) d<X>_s = integral over R of f(a) L_t^a(X) da。(對布朗運動 d<B>_s = ds,回收乾淨的版本。)
重要性:這是田中公式以及把伊藤公式推廣到凸(非 C^2)函數的伊藤-田中公式背後的主力,也是顯式計算加法泛函(如 integral f(B_s) ds)的依靠,更是聯合連續局部時「存在性」本身的基礎(此公式加上占據測度的平滑性是證明的一條途徑)。誠實的內涵:布朗運動的占據測度相對於勒貝格測度絕對連續——這是定理而非瑣事,正因如此密度(局部時)才存在。對占據測度奇異(無密度)的過程,不存在局部時且公式失效;對一般半鞅,d<X>_s 因子不可省略。
要求布朗運動直到時間 t 在 [0, 1] 中所花的時間,取 f 為 [0,1] 的指示函數:integral over [0,t] of 1{0 <= B_s <= 1} ds = integral from 0 to 1 of L_t^a da。一個帶的占據時間就是該帶上局部時的總和。
把沿路徑的時間積分換成對局部時的水平積分:mu_t(da) = L_t^a da。
此公式預設占據測度具密度(局部時存在)——對布朗運動成立,但對占據奇異的過程不成立;對一般半鞅,d<X>_s 因子不可或缺。