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鞅但非马尔可夫;马尔可夫但非鞅

Provide an example

专题
Probability / 概率
难度
L4

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Provide an example of a martingale that is not a Markov process and an example of a Markov process that is not a martingale.

解析

马尔可夫但非鞅:设抛一枚偏硬币(正面概率 1/31/3),令 XnX_n 为前 nn 次中“反面”的个数。XnX_n 是马尔可夫链,但

E[Xn+1Fn]=Xn+23Xn,\mathbb{E}[X_{n+1}\mid\mathcal{F}_n]=X_n+\frac{2}{3}\ne X_n,

所以不是鞅。

鞅但非马尔可夫:取独立 Rademacher 变量 ξn{±1}\xi_n\in\{\pm 1\} 等概率。定义

M1=ξ1,M2=ξ1+ξ2,Mn+1=Mn+ξn1ξn+1 (n2).M_1=\xi_1,\quad M_2=\xi_1+\xi_2,\quad M_{n+1}=M_n+\xi_{n-1}\xi_{n+1}\ (n\ge 2).

Fn=σ(ξ1,,ξn)\mathcal{F}_n=\sigma(\xi_1,\ldots,\xi_n),则

E[Mn+1Fn]=Mn+ξn1E[ξn+1Fn]=Mn.\mathbb{E}[M_{n+1}\mid\mathcal{F}_n]=M_n+\xi_{n-1}\,\mathbb{E}[\xi_{n+1}\mid\mathcal{F}_n]=M_n.

因此 MnM_n 是鞅。但 Mn+1M_{n+1} 的分布依赖于 ξn1\xi_{n-1},而 ξn1\xi_{n-1} 无法仅由 MnM_n 决定,所以它不是马尔可夫过程。