第一混沌與 RKHS 等距(first chaos and RKHS isometry)
任一中心化高斯過程都附帶「兩個」希爾伯特空間,結果它們是同一空間的化身:再生核希爾伯特空間(由共變異數造出的確定性函數空間)與第一混沌(由過程本身造出的隨機變數空間)。兩者間乾淨的等距,正是讓你能對高斯隨機變數做幾何的引擎——隨機變數間的夾角化為函數間的內積。
第一混沌(或第一維納混沌、高斯希爾伯特空間 H_1)是底層機率空間的 L^2 中,所有中心化高斯變數 X_t 本身張成的閉線性子空間:有限線性組合 sum a_i X_(t_i) 及其 L^2 極限。H_1 的每個元素仍是中心化高斯變數,且 L^2 內積為 E[ZW] = Cov(Z, W)。關鍵事實:把 RKHS 中的核函數 K_t 送到 H_1 中的隨機變數 X_t 的映射,延拓為 RKHS H_K 與第一混沌 H_1 之間的線性「等距」,因為兩個內積在生成元上一致——< K_s, K_t >_(H_K) = K(s, t) = Cov(X_s, X_t) = < X_s, X_t >_(L^2)。於是 RKHS 中的確定性函數 h 對應一個唯一的高斯隨機變數,常記作 < h, . > 或 W(h),且 E[W(h) W(g)] = < h, g >_(H_K)。
重要性:此等距正是「共變異數即幾何」的精確意涵。它是同位常態高斯過程與維納積分(其中第一混沌恰為確定性函數的維納積分集合)的結構核心,也支撐卡梅倫-馬丁:RKHS 元素 h 與其配對的混沌變數 W(h) 是同一容許平移的兩面。一個誠實的提醒:等距僅活在「第一」混沌——高斯變數的乘積與非線性泛函溢入更高階混沌(維納混沌分解),那裡線性性與簡單等距不再適用。
對布朗運動,第一混沌是維納積分的集合 { integral_0^1 f(t) dB_t : f in L^2[0, 1] },全為中心化高斯,E[(integral f dB)^2] = integral f^2 dt(伊藤等距)。RKHS 元素 h(t) = integral_0^t f(u) du 與混沌變數 integral_0^1 f dB 配對,且 ||h||_(RKHS)^2 = integral f^2 dt = E[(integral f dB)^2]——兩空間度量相同的長度。
RKHS 函數 h 與高斯變數 W(h) 互為等距像;對布朗運動,配對為 h(t) = integral_0^t f 與 integral f dB。
此等距是線性的,且僅活在第一混沌;高斯的非線性函數(如 X_t^2)落在更高維納混沌中,那裡這個乾淨對應失效。