簡單可料積分子(simple predictable integrand)
伊藤積分分兩階段建立,而簡單可料積分子正是直接定義積分的那個明確、可動手操作的起始類別,先於任何取極限的論證。其想法與勒貝格積分相同:先對簡單(階梯)函數積分——那裡答案顯而易見——再以逼近擴展到一般函數。這裡的「對時間呈階梯狀、但高度為隨機的函數」就是簡單可料過程,而它們對布朗運動的積分不過是有限個增量之和——不需任何分析。
過程 H 稱為簡單可料積分子,若存在有限分割 0 = t_0 < t_1 < ... < t_n = T 與隨機變數 xi_0, xi_1, ..., xi_{n-1},使得對 s 屬於區間 (t_k, t_{k+1}] 有 H_s = xi_k,而關鍵在於每個 xi_k 都是 F_{t_k}-可測的——亦即每個高度在其區間的左端點即已知道,只用了它將要相乘的增量之前嚴格可得的資訊。(更一般地寫成 H = xi_0 * 1_{{0}} + sum_k xi_k * 1_{(t_k, t_{k+1}]},而可料性恰是「值左連續/預先可知」的要求。)對這樣的 H,隨機積分由毫不含糊的公式 integral_0^T H dB = sum_k xi_k (B_{t_{k+1}} - B_{t_k}) 定義:每個隨機高度乘上它自己區間上的布朗增量,再加總起來。這是一個真正的黎曼型和,但取值點釘在左端,這正是讓建構奏效的關鍵。
有兩個事實使這個類別成為正確的起跳點。其一,在簡單積分子上積分顯然是鞅(每個增量都是 B 的中心化增量,與 F_{t_k}-可測的高度獨立),而伊藤等距只需一行計算。其二,簡單可料過程在所有可料平方可積積分子的 L^2 空間中稠密;結合等距,稠密性讓積分唯一地擴展到整個空間。誠實的微妙處:可料性(左端點、高度預先可知)並非可有可無的記帳——若你允許高度 xi_k 偷看增量(譬如在右端點或中點取值),積分便不再是鞅,乾淨的等距也會失效。這唯一的建模選擇,正是伊藤理論與斯特拉托諾維奇理論的分水嶺。
一位賭徒在 (t_k, t_{k+1}] 上持有 xi_k = sign(B_{t_k}) 份額——押注布朗運動當前所指的方向,這個決定在左端點作出,故為 F_{t_k}-可測。她的收益是 integral H dB = sum sign(B_{t_k}) (B_{t_{k+1}} - B_{t_k}),一個合法的簡單積分子伊藤積分。若她改為選 xi_k = sign(B_{t_{k+1}})——押注 B 將會在哪裡——她便偷看了未來,可料性失效,這個「積分」也不再是公平賭局。
在左端點即知的高度給出鞅(公平賭局);偷看右端點則破壞可料性與整套理論。
對一般過程而言,可料性比適應性更強,但對簡單積分子來說,它只意味著每個高度對其時間區間的左端點可測;這條「不准偷看」的規則,正是左端點伊藤約定成為鞅的全部原因。