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计算 0TWs2dWs\int_0^T W_s^2 dW_s

Evaluate the integral

专题
Finance / 金融
难度
L4

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Evaluate the integral

0TWs2dWs\int_{0}^{T} W_{s}^{2} d W_{s}
解析

f(x)=13x3f(x)=\tfrac13x^3 用 Itô:

d(13Ws3)=Ws2dWs+Wsds.d\left(\tfrac13W_s^3\right)=W_s^2 dW_s+W_s ds.

又由 d(sWs)=sdWs+Wsdsd(sW_s)=s dW_s+W_s ds,得

0TWsds=TWT0TsdWs.\int_0^T W_s ds=T W_T-\int_0^T s dW_s.

合并可得恒等式

0TWs2dWs=WT33TWT+0TsdWs.\boxed{\int_0^T W_s^2 dW_s=\frac{W_T^3}{3}-T W_T+\int_0^T s\,dW_s}.

其中 0TsdWsN(0,T33)\int_0^T s\,dW_s\sim N\left(0,\frac{T^3}{3}\right)