李維連續性模(Levy's modulus of continuity)
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布朗路徑究竟有多粗糙?它連續但處處不可微,所以沒有局部斜率;衡量其粗糙度的正確方式是其連續性模——當間隔 h 縮小時,|B_(t+h) - B_t| 在 t 上一致地能有多大。李維定理給出「確切」的一致連續模,即校準布朗粗糙度的精確尺規函數,它比「路徑對每個低於 1/2 的階皆 Holder 連續」這個較粗的陳述更為精細。
李維連續性模說:幾乎必然地,limsup_(h -> 0+) [ sup_(0 <= t <= 1 - h) |B_(t+h) - B_t| ] / sqrt(2 h log(1/h)) = 1。所以在所有起點 t in [0,1] 上,長度為 h 之窗口內的最大增量,漸近為 sqrt(2 h log(1/h))。因子 log(1/h)(而非如重對數律中的 log log)之所以出現,是因為我們對「許多」起點 t 取上確界——約有 1/h 個不相交窗口,而這麼多近獨立高斯增量的最大值把界放大了。這是「全局」模;重對數律給出單一固定點處的「局部」模 sqrt(2 h log log(1/h)),後者較小。兩者之間的差距——存在(隨機的)例外時刻,其增量大於局部重對數律速率,即所謂快點(fast points)——本身就是路徑幾何中豐富的主題。
重要性:連續模精確量化了為何伊藤微積分需要二階修正(大小為 sqrt(h) 的增量累積出二次變差)、為何布朗路徑不是 Holder-1/2 而是對每個 alpha < 1/2 皆 Holder-alpha、以及為何不可能有逐路徑的普通微積分微分。誠實的微妙之處在於全局與局部的差別:「任何位置」處最壞的增量(李維,帶 log)嚴格大於「預先選定點」處最壞的增量(重對數律,帶 log log)。混淆二者——或把 Holder-1/2 當作成立來引用——是經典錯誤:在確切指數 1/2 處,路徑因那個對數因子恰好不是 Holder。
在長度 h = 0.0001 的窗口上,[0,1] 中任何位置最大的布朗增量約為 sqrt(2 (0.0001) log(10000)) 約 sqrt(0.00184) 約 0.043,明顯大於單一固定點處典型大小 sqrt(0.0001) = 0.01 的增量。
全局模(帶 log 1/h)超過局部重對數律速率(帶 log log 1/h),因為它在許多窗口上取最大。
布朗路徑對每個 alpha < 1/2 皆 Holder-alpha,但「不是」Holder-1/2;全局李維模(log)嚴格大於局部重對數律模(log log)。