마르코프 커널

Markov kernel

확률론에서 마르코프 커널(일명 확률 커널 또는 확률 커널)은 마르코프 프로세스의 일반 이론에서 마르코프 프로세스 이론에서 전환 매트릭스가 유한한 상태 공간을 가진 마르코프 프로세스 이론에서 수행하는 역할을 수행하는 맵이다.[1]

형식 정의

, ) 및(, B) 을(를) 측정할 수 있는 공간으로 두십시오.A Markov kernel with source and target is a map with the following properties:

  1. 모든 (고정) B에대해 x , x) x는 {\ - 측정 가능
  2. 모든 (고정) X 에대해 B , ) 는(, ) ( {B에 대한 확률 측정값이다.

즉 각 점 x 에 확률 측정 κ (d ): ↦(, x ) x on such that, for every measurable set , the map is measurable with respect to the -algebra [2]

예

정수의 간단한 무작위 걷기

Take , and (the power set of ).그런 다음, 마르코프 커널은 n = =Z{\ Y을(를) 가진 싱글톤 집합{ m\에 할당하는 확률에 의해 완전히 결정된다

.

이제 확률 을(를) 가진 오른쪽과 확률 - 을(를) 가진 왼쪽으로 가는 무작위 보행 κ 은(는)에 의해 정의된다.

여기서 은(는) Kronecker 델타다.무작위 보행에 대한 전환 확률 )= 는 마르코프 커널과 동일하다.

카운트 가능한 상태 공간이 있는 일반 마르코프 프로세스

More generally take and both countable and . Again a Markov kernel is defined by the probability it assigns to singleton sets for each

,

우리는 전환 확률 ( i)= K 를 정의하여 마르코프 프로세스를 정의한다. 여기서 K 는 (countable) 확률 행렬( 을 정의한다.

그리고 나서 우리는 정의한다.

.

다시 전환 확률, 확률적 매트릭스와 마르코프 커널은 동등한 개혁이다.

커널 함수와 측도로 정의된 마르코프 커널

을(를) , B) 에 대한 측정값으로 하고 : X→[ 0, X제품에 대한 측정 가능한 함수 -algebra {B { {

( , x) y)= , x X,

다음 ( yx) = (y , ) ( y){\ x즉, 매핑

마르코프 커널을 정의한다.[3]이 예는 이(가) 카운트 측정값이었던 카운트 가능한 마르코프 프로세스 예를 일반화한다.더욱이 그것은 콘볼루션 커널, 특히 열 방정식에 의해 정의된 마르코프 커널과 같은 다른 중요한 예를 포함한다.의 예에는 X= = 에 대한 가우스 커널이 포함되며, x)= d = x {\ 표준 Lebesgue 측정 및

( x)= 1 e-( y- ) /( 2 ) {1

측정 가능한 함수

, 개의 임의의 측정 가능한 공간을 취하여 f : X → Y가 가능한 함수가 되게 한다.이제 ( d )= f( x)( d ) x을 정의하십시오.

κ(Bx)=1B(f()))=1f− 1(B)())){1만약 f())(B 0 다르{\displaystyle\kappa(Bx)=\mathbf{1}_ᆳ(f()))=\mathbf{1}_ᆵ(B)}())={\begin{경우}1&, 모든 B∈ B{\displaystyle B\in{{B\mathcal}에{\text{만약}}f())\in B\\0&,{\text{ 그렇지 않으면}}\end{경우}}}}}..

표시기 f-1 ( ){\1은(는) {f {\f 을(를) 측정할 수 있는 경우 모든 에 대해 측정 가능함수 있다는 점에 유의하십시오.

이 예는 마르코프 커널을 특정 값보다는 (일반적으로) 랜덤을 가진 일반화된 함수로 생각할 수 있게 해준다.

갤턴-왓슨 프로세스

As a less obvious example, take , and the real numbers with the standard sigma algebra of Borel sets.그러면

i.i.d. 랜덤 변수 일반적으로 평균 0) 및 서 는 지시 함수다.간단히 말해서, 이 동전 던지기는 갈튼 보드의 다른 레벨들을 모델링한다.

마르코프 커널과 마르코프 카테고리의 구성

Given measurable spaces , we consider a Markov kernel as a morphism . Intuitively, rather than ass각 에 대해 날카롭게 정의된 y Y{\ y}에 커널이 "퍼지" 지점을 할당하는데, 는 실제 물리적 측정과 유사하게 일부 수준의 불확실성으로만 알려져 있다세 번째 측정 가능한 공간, C) , 과 확률커널 : : → :X Y} :Y → :에 의해 구성 : → Z Z을(를) 정의할 수 있다.

( )( d )= Y z y) ( y) { ( x ) x

구성은 토넬리의 정리에 의해 연상되며 마르코프 커널로 간주되는 신분함수(즉, 델타 측정치 1 x ) = Δ ( )가 이 구성의 단위다

이 구성은 마르코프 커널을 가진 측정 가능한 공간에 대한 범주의 구조를 로베레어에 의해 처음 정의된 형태론으로 정의한다.[4]범주는 초기 개체로 빈 집합이 있고, 1포인트 집합 terminal *}이가) 터미널 개체로 설정되어 있다.이 관점에서 확률공간은(, , ) 은 마르코프 범주에서 space→Ω {\\Oomega}과 같은 것이다

확률분포와 마르코프 커널에 의해 정의된 확률공간

A probability measure on a measurable space is the same thing as a morphism in the Markov category also denoted by . By composition, a probability space and a probability kernel defines a probability space 에 의해 구체적으로 정의된다.

특성.

반간접 제품

Let be a probability space and a Markov kernel from to some .그런 다음 ( , B 에 다음과 같은 고유한 측정값 Q Q이 존재한다

정규 조건부 분포

Let be a Borel space, a -valued random variable on the measure space and a sub- -filense.Then there exists a Markov kernel from to , such that is a version of the conditional expectation 1 B 즉, B Y {\ B에 대해.

이(가) 주어진 의 정규 조건부 분포라고 하며 고유하게 정의되지 않는다.

일반화

전환 커널은 모든 에대해 지도라는 의미에서 Markov 커널을 일반화함

모든 유형의 (비 음수) 측정일 수 있으며, 반드시 확률 측정일 필요는 없다.

참조

  1. ^ Reiss, R. D. (1993). "A Course on Point Processes". Springer Series in Statistics. doi:10.1007/978-1-4613-9308-5. ISBN 978-1-4613-9310-8. {{cite journal}}:Cite 저널은 필요로 한다. journal=(도움말)
  2. ^ Klenke, Achim. Probability Theory: A Comprehensive Course (2 ed.). Springer. p. 180. doi:10.1007/978-1-4471-5361-0.
  3. ^ Erhan, Cinlar (2011). Probability and Stochastics. New York: Springer. pp. 37–38. ISBN 978-0-387-87858-4.
  4. ^ F. W. Lawvere (1962). "The Category of Probabilistic Mappings" (PDF).
§36. 커널 및 커널의 세미그룹