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随機過程之馬爾科夫鍊

一 随機過程Stochastic process

随機過程:存在一個過程 { X n , n > 0 } \left \{ X_{n},n> 0 \right \} {Xn​,n>0},對于任意時刻 n n n而言, X n X_{n} Xn​是一個随機變量,則稱該過程為一個随機過程。

簡而言之,就是一個時刻,一個随機變量。

二 離散時間馬爾科夫模組化

馬爾可夫鍊(Markov chain),又稱離散時間馬爾可夫鍊(discrete-time Markov chain),簡稱為DTMC。

随機過程,狀态空間是離散的,時間是離散的(一次一次;一分鐘一分鐘;一天又一天等)。

随機過程之馬爾科夫鍊

在DTMC中,本次狀态僅僅由前一狀态所影響,與之前的狀态無關(也就是說,先前的活動通過作用于前一狀态而影響本次狀态)。這一性質叫做馬爾可夫性。

随機過程之馬爾科夫鍊

需要界定幾個概念:

1.狀态空間:随機過程中随機變量能夠取到的值,所組成的樣本空間。

2.轉移機率:在不同時刻,從某一狀态轉移到另一狀态的機率值。與時刻有關。

p i j ( n ) p_{ij}\left ( n \right ) pij​(n):在時刻n,從狀态 i i i轉移到狀态 j j j的機率。

那麼把所有時刻的寫出來,就會有一個狀态轉移矩陣。

注:若DTMC不依賴于時間,即狀态轉移機率與時刻t無關,那麼稱為齊次homogenuous 的DTMC。即有:

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且有:機率轉移矩陣,從本狀态轉移到下一狀态的所有可能性為1。

注意:寫狀态轉移機率時,兩端要特别當心,中間的基本一樣,隻和下标有關,兩端要當心。

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3.穩态時:每種狀态的機率變成了一個穩定的值,也就是收斂了,與時刻無關。隻與轉移機率矩陣 P P P有關,與初始機率 π ( 0 ) \pi(0) π(0)的分布無關。>>>也是說,隻要定義了轉移機率,模型就已經确定下來了,與初始狀态是什麼樣的并沒有關系。

通常用 π \pi π來表示,即隻跟本狀态 j j j有關,與前一狀态 i i i無關了。

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具體例子可看: 馬爾科夫鍊定理.

後續有空再繼續整理:

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