馬可夫鏈

初始分布(initial distribution)

轉移矩陣告訴你鏈如何「移動」,卻不告訴你它從何「開始」。要把這套機器轉成真正的機率,你還必須說明鏈從哪裡出發。初始分布,通常記作 pi_0,是時間 0 時各狀態上的機率分布:pi_0(i) = P(X_0 = i)。它可能是對某一起始狀態的確定,也可能是真正攤在數個狀態上的不確定。

一旦固定了初始分布與轉移矩陣,鏈的整個未來便被釘死。時間 n 時的分布,由把起點向前推得到:pi_n = pi_0 乘 P^n,一次列向量乘矩陣的計算。每一步就再乘上一份 P。這個 pi_n 就是時間 n 的邊際分布 —— 該時刻處於各狀態的機率,已對所有可能導向此處的隨機路徑取了平均。

兩條轉移矩陣相同但起始分布不同的鏈,在短期是不同的機率物件 —— 但對性質良好(不可約、非週期)的鏈,它們會忘記起點:無論從哪裡出發,pi_n 都收斂到同一個平穩分布。所以初始分布主宰早期的暫態行為,對短期預測至關重要,儘管它在長期會被洗去。

天氣鏈,已知由晴開始:pi_0 = (1, 0)。則 pi_1 = (1, 0) P = (0.8, 0.2),pi_2 = pi_1 P = (0.72, 0.28),依此趨向 (2/3, 1/3)。若改由平衡 pi_0 = (2/3, 1/3) 出發:則 pi_1 = pi_0 P = (2/3, 1/3) 仍不變 —— 在平衡時分布永遠不變。

時間 n 的狀態分布是 pi_0 乘 P^n;從平穩分布出發則會永遠凍結。

初始分布是模型設定的一部分,不是由轉移矩陣決定的東西。一條鏈是(初始分布、轉移矩陣)這一對;改動任一者,過程便不同。

又称
starting distributioninitial lawmarginal distribution at time n初始分配起始分布