布朗局部時(Brownian local time)
布朗運動在任何單一點上花費的勒貝格時間為零(在任何確切水平上的時間是測度零的集合),所以「B 停在水平 a 多久?」的答案瑣碎地是零。局部時 L_t^a 是正確的重整化答案:它衡量直到時間 t 為止,路徑在 a 附近所花時間經適當稠密化後的「量」。它把這個奇異的問題轉化為一個平滑、遞增的時鐘,僅在 B 恰好位於 a 時走動。
形式上,局部時是占據密度:定義它使得對每個有界可測的 f,integral over [0,t] of f(B_s) ds = integral over R of f(a) L_t^a da。等價地 L_t^a = lim_(epsilon -> 0) (1 / (2 epsilon)) Leb{ s <= t : |B_s - a| < epsilon },即在 a 周圍 epsilon-帶內所花時間、以帶寬正規化。一個定理(Trotter)說,可選取一個在 (t, a) 上聯合連續的 L_t^a 版本。作為 t 的函數,L_t^a 不減,且僅在(測度零的)集合 { s : B_s = a } 上增長,所以它是支撐在 B - a 之零集上的奇異時鐘。最乾淨的構造是透過田中公式:|B_t - a| = |B_0 - a| + integral over [0,t] of sgn(B_s - a) dB_s + L_t^a,它把 L_t^a 顯示為使 |B - a| 成為半鞅的那個遞增過程——局部時正是因為 |x - a| 在 a 處不平滑而冒出的「額外」項。
重要性:局部時是路徑與其零集之間的橋樑、漂程理論的關鍵(漂程以局部時為索引)、Ray-Knight 定理的核心(它描述 a -> L_t^a 為平方貝索過程)、反射型與斜布朗運動(用 0 處局部時構造)、以及在某水平具奇異源的加法泛函與偏微分方程問題。誠實的微妙之處:L_t^a 「不是」普通意義的時間——它有自己的尺度,且李維定理表明過程 L_t^0 與跑動最大值 M_t 具「相同」分布律,儘管一個在零集上增長、另一個追蹤紀錄高點。且局部時僅在選定連續版本下有定義;對稱與單側慣例相差一個因子。
李維定理說,配對 (M_t - B_t, L_t^0) 與 (|B_t|, M_t) 同分布:0 處的局部時的累積恰如跑動最大值。所以你可以從一條反射路徑的最大值讀出局部時鐘——它們是統計相同但機制不同的兩件事。
a 處的局部時是占據密度,僅在 B 恰好位於水平 a 時增長。
局部時不是流逝的時鐘時間,而是支撐在零集上的重整化占據密度;慣例(對稱 vs 右側)相差因子 2,且只有聯合連續版本是規範的。