馬可夫過程、生成元與半群

生成元的定義域(domain of the generator)

由於強連續半群的生成元 A 通常無界,它不能施加於巴拿赫空間中的每個函數——只能施加於那些使定義極限 (P_t f - f)/t 收斂的函數。這個集合就是定義域 D(A)。指定 D(A) 並非可以揮手帶過的技術細節:對微分型生成元,它釘住邊界行為、守恆性以及你實際擁有的是哪個馬可夫過程,所以兩個公式相同但定義域不同的算子,是生成不同過程的不同算子。

形式上,D(A) = { f in X : lim as t -> 0+ of (P_t f - f)/t 在 X 中存在 },而 A : D(A) -> X 是由此得到的線性映射。對任何 C_0 半群皆有若干結構事實:D(A) 是 X 的「稠密」線性子空間(故 A 稠定);A 是「閉」算子(其圖形閉合,這是無界映射連續性的正確替代品);半群保持定義域不變,P_t : D(A) -> D(A),且在 D(A) 上半群可微,d/dt P_t f = A P_t f = P_t A f。實務上抽象的 D(A) 不便操作,故人們改用「核心」(core):包含於 D(A) 的較小、較具體的子空間 D_0,它在圖範數下於 D(A) 中稠密,且 A 在其上本質確定(A 限制於核心後的閉包等於 A)。對擴散而言,緊支光滑函數 C_c^infinity 是天然的核心候選。

重要性:鞅問題、Dynkin 公式與希爾-吉田都以「對 f in D(A)」(或在某核心上)來陳述,而把定義域弄對正是讓唯一性定理成立的關鍵。經典的警告是半直線上的熱半群:無論施加吸收(狄利克雷)或反射(諾伊曼)邊界條件,公式 A f = (1/2) f'' 都相同,但那是不同的定義域,因而是不同的過程(被殺死的對反射的布朗運動)。辨識一個核心通常是困難的分析步驟;缺了它,宣稱兩個過程「具有相同生成元」可能悄然為假。

[0, infinity) 上的布朗運動:若 D(A) 施加 f'(0) = 0(諾伊曼),同一表達式 A f = (1/2) f'' 生成反射布朗運動;若 D(A) 施加 f(0) = 0(狄利克雷),則生成被殺死(吸收)的布朗運動。邊界條件存在於定義域,而非公式之中。

公式相同、定義域不同,便是真正不同的過程——定義域承載著邊界條件。

切勿僅以公式來指定微分型生成元:是定義域(邊界條件)區分了反射與吸收的布朗運動等情形。

又称
D(A)operator domain定義域算子定義域