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伊藤引理

鎖定
隨機分析中,伊藤引理(Ito's lemma)是一條非常重要的性質。發現者為日本數學家伊藤清,他指出了對於一個隨機過程函數作微分的規則。
中文名
伊藤引理
外文名
Itō's lemma
發現者
伊藤清
地    區
日本

伊藤引理伊藤引理較早版本

伊藤引理第一引理

布朗運動
以及二次可導函數
,以下等式成立:
其主要可通過對多項式環形式冪級數的拓展,例如:

伊藤引理第二引理

布朗運動
以及二次可導函數
,以下等式成立:

伊藤引理第三引理

定義伊藤過程 又稱擴散過程
有以下特性:

伊藤引理到半鞅的拓展

伊藤引理連續半鞅

伊藤引理不連續半鞅

伊藤引理泊松過程

我們也可以定義非連續隨機過程的函數。
定義跳躍強度h,根據跳躍的泊松過程模型,在區間
上出現一次跳躍的概率是
加上
的高階無窮小量h可以是常數、顯含時間的確定性函數,或者是隨機過程。在區間[0,t]上沒有跳躍的概率稱為生存概率
,其變化是:
因此生存概率為:
定義非連續隨機過程S(t),並把
記為從左側到達''t''時''S''的值,記
是一次跳躍導致S(t)的非無窮小變化。有:
是跳躍幅度''z''的[[概率分佈]],跳躍幅度的期望值是:
定義補償過程和[[]]
:
因此跳躍的非無窮小變化,也就是隨機過程的跳躍部分可以寫為
因此如果隨機過程S同時包含漂移、擴散、跳躍三部分,可以寫為:
考慮其函數
。S(t)跳躍
的幅度,會導致g(t)跳躍
幅度。取決於
的跳躍分佈
,有可能依賴於跳躍前的函數值
,函數微分''dg''以及跳躍前的自變量
的跳躍部分是:
函數
的伊藤引理是:
可以看到,漂移-擴散過程與跳躍過程之和的伊藤引理,恰恰是各自部分伊藤引理的和。 [1] 

伊藤引理應用

伊藤引理是研究隨機過程和解隨機微分方程的重要特性,在金融數學裏有廣泛的應用。例如布萊克-斯科爾斯模型
[2-3] 
參考資料
  • 1.    PROTTER, P. (1990): Stochastic Integration and Differential Equations. Springer-Verlag, Berlin.
  • 2.    Itō, K. (1944): Stochastic integral. Proc. Imp. Acad. Tokyo 20, 519-524.
  • 3.    Black, F. & Scholes, M. (1973) :The pricing of options and corporate liabilities. J. Polit. Economy