無窮可分律與李維過程

特徵指數(characteristic exponent)

單一隨機變數有特徵函數,而李維過程有特徵指數:用單一函數 psi 透過時間刻畫過程的全部分布。它是理論的天然未知量,因為由平穩獨立增量,整個多時刻結構都由一個指數隨時間線性作用而生成。

若 (X_t) 是 X_0 = 0 的李維過程,則對所有 t >= 0 有 E[e^(i theta X_t)] = e^(t psi(theta)),其中 psi 即特徵指數。指數中的因子 t 是平穩獨立增量的標誌:[0, t] 上的增量是 n 個長度 t/n 區間上增量之和,每個指數為 (t/n) psi,而特徵函數相乘。由李維-辛欽,psi 具典範形式 psi(theta) = i b theta - (1/2) sigma^2 theta^2 + 積分 (e^(i theta x) - 1 - i theta x 1_{|x|<1}) nu(dx)。映射 t -> psi 在分布意義下完全決定過程,且 psi 也是該過程生成元的符號:生成元作用於光滑 f 時是傅立葉乘子為 psi 的擬微分算子。

特徵指數是幾乎一切計算的工作座標:從屬(subordination)對應指數的複合,穩定過程恰是那些 psi 對 theta 為齊次者,而 X_t 的動差(若存在)來自 psi 在 0 處的導數。一個注意點:e^(t psi) 對所有 t 都是特徵函數,要求 psi 為李維-辛欽型;任意滿足 psi(0) = 0 的連續 psi 未必能指數化為有效族——例如 psi(theta) = -|theta|^alpha 僅在 0 < alpha <= 2(穩定區間)才可行。

對漂移 mu、變異數 sigma^2 的布朗運動,psi(theta) = i mu theta - (1/2) sigma^2 theta^2,故 E[e^(i theta X_t)] = e^(t(i mu theta - sigma^2 theta^2/2)),即 N(mu t, sigma^2 t) 的特徵函數,符合預期。對對稱 alpha-穩定過程 psi(theta) = -c |theta|^alpha,給出分布意義下的自相似縮放 X_t = t^(1/alpha) X_1。

指數乘以 t 即還原各時刻的邊際律。

psi(theta) 與 X_1 的累積量生成函數僅差一個虛數單位:psi(theta) = log E[e^(i theta X_1)]。勿將 psi 與用於從屬過程的拉普拉斯指數混淆,後者定義於實參數且符號約定相反。

又称
Lévy symbolLévy exponent李維符號李維指數