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证明一个布朗运动鞅

Show the martingale

专题
Probability / 概率
难度
L4

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Show that the process

Xt=cosh(λWt)exp(λ2t/2)X_{t} = \cosh \left(\lambda W_{t}\right) \exp \left(-\lambda^{2} t / 2\right)

is a martingale.

解析

Xt=cosh(λWt)eλ2t/2=g(t,Wt),g(t,x)=cosh(λx)eλ2t/2.X_t=\cosh(\lambda W_t)\,e^{-\lambda^2 t/2}=g(t,W_t),\quad g(t,x)=\cosh(\lambda x)e^{-\lambda^2 t/2}.

计算偏导:

tg=λ22g,xg=λsinh(λx)eλ2t/2,xxg=λ2cosh(λx)eλ2t/2.\partial_t g=-\frac{\lambda^2}{2}g,\quad \partial_x g=\lambda\sinh(\lambda x)e^{-\lambda^2 t/2},\quad \partial_{xx}g=\lambda^2\cosh(\lambda x)e^{-\lambda^2 t/2}.

Itô 公式:

dXt=tgdt+xgdWt+12xxg(dWt)2.dX_t=\partial_t g\,dt+\partial_x g\,dW_t+\tfrac12\partial_{xx}g\,(dW_t)^2.

代入并用 (dWt)2=dt(dW_t)^2=dtdtdt 项完全抵消,得到

dXt=λsinh(λWt)eλ2t/2dWt.dX_t=\lambda\sinh(\lambda W_t)e^{-\lambda^2 t/2}\,dW_t.

因此 XtX_t 无漂移项,且满足适当可积条件时为鞅。