高等鞅論

半鞅(semimartingale)

半鞅是你能對之積分、且仍保有合理隨機微積分的最一般過程——它正是恰當的「好的積分子」類。動機如此:隨機積分需要一個增量不太狂野的積分子,但布朗型波動(局部鞅部分)與光滑或跳躍的趨勢(有限變差部分)都被容許、也都在應用中出現(SDE 的解既漂移又擴散)。半鞅就是恰由這兩種成分構成的過程,而一條深刻定理指出:它們正是好積分存在的那些積分子。

定義:適應 cadlag 過程 X 稱為半鞅,若它容許分解 X_t = X_0 + M_t + A_t,其中 M 為 M_0 = 0 的(cadlag)局部鞅,A 為 A_0 = 0 的適應 cadlag 有限變差過程(其路徑在每個緊區間上具有限全變差)。故半鞅即局部鞅加有限變差漂移。此分解一般不唯一(可在兩部分間挪動一個有限變差的局部鞅),但若要求 A 可料,則 X 稱為特殊半鞅且分解唯一——這個典範分裂本質上是偽裝的杜布-邁耶分解。每個局部鞅、每個適應有限變差過程、每個李維過程、每個伊藤 SDE 的解,以及這些的任何光滑(C^2)函數,又是半鞅;此類在所需運算下封閉。

為何是正確概念:Bichteler-Dellacherie 定理把這個啟發式說精確——X 是半鞅,若且唯若初等隨機積分 H -> integral H dX 在簡單可料被積函數上以適當意義連續(一種無免費午餐/好積分子的刻畫)。對半鞅,我們有完整的伊藤公式、二次變差 [X]、對 X 的隨機積分、以及在 C^2 映射下的穩定性。誠實的邊界:並非每個有趣的過程都是半鞅。Hurst 指數 H != 1/2 的分數布朗運動不是半鞅(其路徑的變差標度不對),故伊藤理論不能直接套用於它——這正是粗糙路徑理論等推廣存在的原因。而局部鞅部分為局部(非真)鞅至關重要:堅持要真鞅部分會排除許多半鞅。

伊藤 SDE dX_t = b(X_t) dt + sigma(X_t) dB_t 的解是半鞅:其鞅部分為 M_t = integral_0^t sigma(X_s) dB_s(局部鞅),有限變差部分為 A_t = integral_0^t b(X_s) ds(漂移)。任何 C^2 函數 f(X_t) 由伊藤公式又是半鞅,這正是此類在隨機微積分運算下封閉的原因。

漂移加擴散:擴散 SDE 的解是典型的半鞅,即有限變差部分加局部鞅部分。

並非每個過程都是半鞅:Hurst 指數 H != 1/2 的分數布朗運動不滿足變差要求,故伊藤微積分不適用於它——這正是粗糙路徑理論的動機。

又稱
good integratorsemimartingale decomposition半鞅好的積分子