馬可夫過程、生成元與半群

預解方程(resolvent equation)

預解方程(或第一預解恆等式)是把不同譜參數 lambda 處的預解式繫在一起的代數關係。它看似一個小小的運算事實,卻正是使預解式成為一個連貫、分析上良好的族——尤其它顯示預解式是 lambda 的光滑(實則解析)算子值函數,這是函數演算與譜論背後的引擎。

陳述:對預解集中的 lambda, mu,R(lambda) - R(mu) = (mu - lambda) R(lambda) R(mu)。推導是純代數:寫 R(lambda) - R(mu) = R(lambda) [ (mu I - A) - (lambda I - A) ] R(mu) = R(lambda)(mu - lambda) R(mu)。立刻得到兩個推論。第一,不同 lambda 的預解式「可交換」:R(lambda) R(mu) = R(mu) R(lambda),因右側在 lambda, mu 中以一種逼出此結論的方式反對稱。第二,除以 (mu - lambda) 並令 mu -> lambda,顯示 R 在 lambda 上可微,d/dlambda R(lambda) = - R(lambda)^2,迭代後第 n 階導數為 (-1)^n n! R(lambda)^(n+1);因此 lambda -> R(lambda) 在預解集上解析,具收斂的(諾伊曼型)冪級數展開 R(mu) = sum (lambda - mu)^n R(lambda)^(n+1)。

重要性:預解式的解析性是全純函數演算(用 f(z) R(z) 的圍道積分定義 f(A))、算子擾動理論(A 受擾動時特徵值如何移動)以及反演拉普拉斯變換由 R(lambda) 回復 P_t 的基礎。在馬可夫情境下,此恆等式表達一種機率上的重啟:先以速率 lambda 折現再以速率 mu 折現,與路徑只跑一次一致,這正是雙參數族塌縮為單參數流的緣由。此恆等式純屬代數,僅需 lambda 與 mu 皆在預解集中——除此之外不需 A 的額外正則性。

對布朗運動微分 R(lambda) 可驗證此恆等式:以 R(lambda) 為對 (1/sqrt(2 lambda)) e^(-sqrt(2 lambda)|x|) 的卷積,可直接核對 R(lambda) - R(mu) = (mu - lambda) R(lambda) R(mu),且 d/dlambda R(lambda) = -R(lambda)^2,與抽象結果相符,無須援引顯式核。

預解恆等式使 lambda -> R(lambda) 解析,是通往函數演算與擾動理論的門戶。

此恆等式僅需 lambda, mu 在預解集中,它正是逼使不同 lambda 的預解式可交換、並使 R(lambda) 在 lambda 上解析的原因。

又称
resolvent identityfirst resolvent identity預解恆等式希爾伯特恆等式