弱收斂與高等測度論

D[0,1] 上的斯科羅霍德拓樸

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帶跳躍過程的極限定理,重尾變數的部分和收斂到穩定李維過程、排隊與更新過程,活在右連左極(cadlag,右連續且有左極限)函數空間 D[0,1] 上。這裡自然的度量不能是一致距離:一條在時刻 t 跳躍的路徑與一個在 t + epsilon 跳躍的近似,無論 epsilon 多小都一致地相距甚遠,儘管它們「道義上」接近。斯科羅霍德拓樸藉由允許時間以及空間上的小幅扭動來修正這點。

D[0,1] 是右連左極函數 x: [0,1] -> R 的集合。斯科羅霍德 J1 拓樸宣告 x_n -> x,若存在連續嚴格遞增的時間變換 lambda_n: [0,1] -> [0,1],滿足 lambda_n(0) = 0、lambda_n(1) = 1,使得「同時」 sup_t |lambda_n(t) - t| -> 0(時間扭曲消失)「且」 sup_t |x_n(lambda_n(t)) - x(t)| -> 0(時間變換後路徑一致接近)。直觀上,你被允許稍微加速或減速時鐘,以在比較高度之前對齊跳躍。配上巧妙選取的完備度量(Billingsley 的 d^0,它也控制時間變換),D[0,1] 成為波蘭空間,故所有機器,普羅霍羅夫、斯科羅霍德表示、連續映射定理,都適用。

關鍵在於在連續路徑子空間 C[0,1] 上,斯科羅霍德拓樸與一致拓樸一致,所以對連續極限毫無損失,但 D[0,1] 額外容納跳躍極限。誠實的微妙之處:加法在 D[0,1] 上「不」連續(兩個各自 J1 收斂的序列,若其跳躍時刻從不同側趨近同一瞬間,其和可能不收斂),所以你不能自由相加右連左極極限;而 J1 只是數個斯科羅霍德拓樸(J1、J2、M1、M2)之一,J1 是標準的,但當許多小跳躍在極限中合併為一個大跳躍時有時需要 M1。

設 x_n = 1_{[1/2 + 1/n, 1]} 與 x = 1_{[1/2, 1]},兩個在 t = 1/2 附近跳躍的右連左極階梯函數。在一致距離下 ||x_n - x||_infinity = 1 對所有 n 成立(它們在跳躍附近從不相符)。但在 J1 下,取 lambda_n 把 1/2 映到 1/2 + 1/n:經此微小時間變換後跳躍重合、路徑完全相符,故 x_n -> x 於斯科羅霍德拓樸中。

移動的跳躍:一致地遠卻斯科羅霍德接近,因為微小的時間重新參數化對齊了跳躍。

在 J1 下加法在 D[0,1] 上「不」連續,故你不能例行地相加斯科羅霍德收斂的序列。而跳躍全都收斂到一點的右連左極函數,其極限可能只有單一跳躍(那裡用 M1 而非 J1)。

又称
Skorohod J1 topologyJ1 topologycadlag path space topology斯科羅霍德 J1 拓樸