隨機過程:基礎
指標集(離散時間與連續時間)
每一個隨機過程都是一族隨機變數 { X_t },而指標集就是 t 被允許取的那些值的集合 —— 你觀察的那些時刻所成的集合。它回答一個基本問題:你何時去觀察這東西?一天一次,還是每一瞬間連續地看?
兩種情況最為主要。在離散時間中,指標集是一組分隔開的步點,通常是非負整數 {0, 1, 2, 3, ...}:你有 X_0、X_1、X_2 等等,每一拍觀察一次。隨機漫步、馬可夫鏈、逐日的股市收盤價都活在這裡。在連續時間中,指標集是實數線上的一個區間,通常是 [0, 無窮):對每個實數 t 都有 X_t,觀察之間沒有間隙。卜瓦松過程、布朗運動以及大多數物理模型都活在這裡。同一個想法(例如隨時間累積隨機性)可以以任一種樣貌出現,而離散版本往往是通往連續版本較容易的那道門。
指標集的選擇決定你需要哪一類數學。離散時間由求和與遞迴主導 —— 你可以從 X_n 走一步到 X_(n+1),一步一步地推理。連續時間則逼你走向積分、極限、乃至(最終的)隨機微積分,因為沒有單一的「下一個」瞬間可供你跨步。許多深刻的定理正是這樣建立的:取一個離散過程,讓步幅縮小到零 —— 隨機漫步就是這樣變成布朗運動的。
計算進入商店的顧客:若你只在每小時結束時記錄計數,指標集就是 {0, 1, 2, ...} 小時 —— 離散時間。若你記錄每位顧客抵達的確切瞬間,使計數在每個實數時刻都有定義,指標集就是 [0, 無窮) —— 連續時間。同一家店,不同的指標集,不同的數學。
離散時間=分隔的拍點(求和、遞迴);連續時間=一段區間(積分、極限)。
指標不一定真的是時間 —— 它可以是沿一條線的位置、空間中的一點、或任何排序。但按慣例我們稱它為「時間」,而正因為指標集是有序的,我們才談得上「過去」「現在」與「未來」。
又称
另见