穩定李維過程(stable Lévy process)
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穩定李維過程是增量服從穩定律的李維過程——唯一的自相似李維過程,分布意義下按 X_{ct} = c^(1/alpha) X_t 縮放。它們是典範的重尾跳躍過程,也是唯一在此種縮放下不變的非平凡李維過程,使其成為當步伐律重尾、落在常態吸引域之外時,正規化隨機漫步和的自然極限。
過程以穩定性指數 alpha 屬於 (0, 2] 為參數;alpha = 2 為布朗運動(高斯,唯一具有限變異數的穩定律),0 < alpha < 2 給出真正的跳躍過程,特徵指數在一般情形為 psi(theta) = -c |theta|^alpha (1 - i beta sgn(theta) tan(pi alpha/2)) + i mu theta,對稱情形化簡為 psi(theta) = -c |theta|^alpha。李維測度為 x>0 上 nu(dx) = c_+ x^(-1-alpha) dx、x<0 上 c_- |x|^(-1-alpha) dx,是純冪律:alpha < 2 時無高斯部分,只有跳躍。自相似性源自 psi 的齊次性:e^(ct psi(theta)) = e^(t psi(c^(1/alpha) theta))。偏度參數 beta 屬於 [-1, 1] 傾斜跳躍速率;beta = 0 為對稱,beta = 1 且 alpha < 1 給出單邊的穩定從屬過程。
穩定過程刻畫具爆發與重尾的現象——湍流輸運、金融崩盤、異常擴散——正是高斯失效之處。不可妥協的誠實:alpha < 2 時穩定律有「無窮」變異數(尾部僅以 |x|^(-alpha) 衰減),且 alpha <= 1 時有無窮均值,故古典中央極限定理與大數法則「不」適用;這正是廣義中央極限定理的要點。常見錯誤是為非高斯穩定過程計算或引用變異數——它不存在。
柯西過程(alpha = 1,對稱)有 psi(theta) = -c|theta| 與李維測度 nu(dx) = c|x|^(-2) dx;其時間 t 上的增量為尺度 ct 的柯西律,無均值亦無變異數。自相似 X_{ct} = c X_t(分布意義)意味時間範圍加倍會使典型偏移大小加倍,異於布朗運動的按平方根增長。
柯西過程:alpha = 1,重尾,無均值無變異數。
對 0 < alpha < 2 變異數無窮,alpha <= 1 時連均值都無窮,故古典中央極限定理與大數法則不成立——只有廣義中央極限定理成立。高斯情形 alpha = 2 是唯一具有限變異數的穩定律。