Soru

Zorluk: OrtaWiener Süreci ve Kahverengi Hareket

Zaman ekseni t0t \geq 0 üzerinde tanımlı standart bir Wiener süreci W(t)W(t) ile gösterilsin.

Bu süreç yardımıyla oluşturulan,
X=W(3)+W(7)X = W(3) + W(7)
Y=W(3)W(7)Y = W(3) - W(7)
rastgele değişkenleri dikkate alındığında, XX ile YY arasındaki kovaryans (Cov(X,Y)Cov(X, Y)) aşağıdakilerden hangisine eşittir?
  1. A
    10-10
  2. 4-4Cevap
  3. C
    00
  4. D
    33
  5. E
    44

Cevap

XX ve YY rastgele değişkenleri arasındaki kovaryans 4-4'tür.
İki rastgele değişkenin kovaryansı bulunurken, değişkenler çarpılıp beklenen değerleri alınır. XX ve YY'nin beklenen değerleri sıfır olduğundan işlem E[XY]E[XY] noktasına indirgenir. İki kare farkı özdeşliği ile E[W(3)2W(7)2]E[W(3)^2 - W(7)^2] elde edilir. Standart Kahverengi harekette varyans zamana (tt) eşit olduğundan 37=43 - 7 = -4 sonucuna ulaşılır. Alternatif olarak, kovaryansın bilineerlik özelliği kullanılarak Cov(W(3)+W(7),W(3)W(7))=Var(W(3))Var(W(7))=37=4Cov(W(3)+W(7), W(3)-W(7)) = Var(W(3)) - Var(W(7)) = 3 - 7 = -4 şeklinde de hesaplanabilir.

Adım Adım Çözüm

1
Kovaryansın temel tanımını beklenen değer cinsinden yazmak.
Cov(X,Y)=E[XY]E[X]E[Y]Cov(X, Y) = E[XY] - E[X]E[Y]
Rastgele değişkenlerin doğrusal bileşimlerinin kovaryansını bulmak için genel tanımı kullanmak.
2
XX ve YY değişkenlerinin beklenen değerlerini hesaplamak.
E[W(t)]=0E[W(t)] = 0 olduğundan, E[X]=E[W(3)+W(7)]=0E[X] = E[W(3) + W(7)] = 0 ve E[Y]=E[W(3)W(7)]=0E[Y] = E[W(3) - W(7)] = 0 olur. Bu durumda Cov(X,Y)=E[XY]Cov(X, Y) = E[XY] eşitliği elde edilir.
Standart Wiener sürecinin her tt anındaki beklenen değeri sıfırdır.
3
Çarpımın beklenen değerini oluşturmak.
E[XY]=E[(W(3)+W(7))(W(3)W(7))]=E[W(3)2W(7)2]E[XY] = E[(W(3) + W(7))(W(3) - W(7))] = E[W(3)^2 - W(7)^2]
İki kare farkı özdeşliği kullanılarak karmaşık çarpım işlemi sadeleştirilir.
4
Beklenen değerin doğrusallığını ve Wiener sürecinin ikinci moment özelliğini uygulamak.
E[W(3)2]E[W(7)2]=Var(W(3))Var(W(7))=37=4E[W(3)^2] - E[W(7)^2] = Var(W(3)) - Var(W(7)) = 3 - 7 = -4
Standart Wiener sürecinde E[W(t)2]=Var(W(t))=tE[W(t)^2] = Var(W(t)) = t eşitliği her zaman geçerlidir.

Anahtar Kavram

Wiener Süreci Kovaryans ve Varyans Özellikleri
Bu soruyu puanla