馬可夫鏈
不可約性(irreducibility)
想像一個國家,你可以從任一城鎮前往任何其他城鎮,也許中間要轉幾段車。沒有任何地方被牆隔開;整片土地是一塊連通的疆域。具有這種性質的馬可夫鏈稱為不可約:從每個狀態都終究能抵達每個其他狀態。它是最乾淨、最友善的一類鏈,也是最漂亮的定理得以成立的條件。
嚴格地說,若一條鏈的所有狀態彼此互通 —— 也就是只有一個包含一切的互通類 —— 則它是不可約的。等價地說,對每一對狀態 i 與 j,都存在某個 n 使 P^(n)(i, j) 大於 0:一條正機率路徑把任一狀態連到任何其他狀態。沒有孤立的角落,沒有進去就出不來的狀態,也沒有永遠到不了的區域。
不可約性之所以重要,是因為它消除了多重類帶來的記帳麻煩,讓鏈表現得像一個前後一致的系統。配上正常返,它保證有唯一的平穩分布;再加上非週期性,鏈便會從任何起點收斂到那個分布。你會遇到的大多數乾淨的收斂與平衡結果 —— 基本極限定理、遍歷定理 —— 都以不可約性作為起手的假設。
兩列為 (0.8, 0.2) 與 (0.4, 0.6) 的天氣鏈是不可約的:晴可達雨(機率 0.2)、雨可達晴(機率 0.4),故兩狀態互通。但若加入一個「雪」狀態,能由雨進入卻永遠出不來,鏈就不再不可約 —— 雪是個陷阱,是一個獨立的閉類。
不可約意味著只有一個大的互通類 —— 每個狀態都能從每個其他狀態抵達。
不可約是說任一狀態「終究」能(在某個步數內)抵達任何其他狀態,而非一步抵達。它關乎隨時間的可達性,而非每一次轉移都有正機率。
又称
另见