馬可夫過程、生成元與半群

費勒過程(Feller process)

/ FEL-er /

費勒過程是行為良好的連續時間馬可夫過程類別,抽象算子理論與具體樣本路徑理論在此乾淨地相遇。它由其轉移半群的正則性條件——費勒性——所定義,該條件強到足以保證良好路徑(càdlàg,右連續且有左極限)與強馬可夫性,又弱到足以涵蓋布朗運動、李維過程,以及範圍極廣的擴散與跳躍過程。

由半群定義:馬可夫過程若其轉移算子 P_t 作用於 C_0(E)(局部緊、可分狀態空間上在無窮遠處趨零的連續函數),使得 (i) 對每個 t,P_t 把 C_0(E) 映入 C_0(E)(空間費勒性/平滑性),且 (ii) 半群強連續,對每個 f in C_0(E) 當 t -> 0 時 ||P_t f - f||_sup -> 0(時間費勒性),則稱其為費勒過程。具此性質的半群即費勒半群,核心結構定理隨之而來:費勒過程具 càdlàg 修正(故我們可以、也確實使用右連續且有左極限的路徑),並滿足「強」馬可夫性——一般馬可夫過程可能缺乏的隨機時刻重啟。生成元 A 於是是 C_0(E) 上的閉、稠定算子,由希爾-吉田定理連同正極大值原理所刻畫。

重要性:費勒是標準假設,整套工具——Dynkin 公式、擊中時分析、弱收斂/鞅問題構造、位勢理論——皆在其下獲得許可,因為分析性質(在 C_0 上表現良好)免費換來機率性質(良好路徑、強馬可夫)。誠實的提醒:費勒性確實是一個假設而非自動成立;空間費勒(P_t : C_0 -> C_0)與時間強連續是兩個都需要的不同條件;許多自然的馬可夫過程(例如帶殺死的、或在非局部緊空間上的)「並非」費勒,需改用較弱的 C_b-費勒或右過程框架。

每個李維過程都是費勒過程:其半群以卷積作用,(P_t f)(x) = E[ f(x + X_t) ],把 C_0(R^d) 映入 C_0(R^d),且因 t -> 0 時 X_t -> 0(依機率)而強連續。故李維過程具 càdlàg 路徑且為強馬可夫——這是研究其跳躍與首達的基礎。

李維半群的費勒性,正是保證其 càdlàg 路徑與強馬可夫性的依據。

費勒性並非免費:空間(P_t : C_0 -> C_0)與時間強連續是兩個分開的假設,帶殺死的過程或在非局部緊空間上的過程常不滿足它。

又称
費勒過程