Theory of Stochastic Processes

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出版者:Springer
作者:Dmytro Gusak
出品人:
页数:388
译者:
出版时间:2009-12-4
价格:USD 69.95
装帧:Hardcover
isbn号码:9780387878614
丛书系列:
图书标签:
  • 随机过程
  • 概率论
  • 数学
  • 统计学
  • 随机分析
  • 马尔可夫链
  • 排队论
  • 布朗运动
  • 金融数学
  • 应用概率
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具体描述

This book is a collection of exercises covering all the main topics in the modern theory of stochastic processes and its applications, including finance, actuarial mathematics, queuing theory, and risk theory. The aim of this book is to provide the reader with the theoretical and practical material necessary for deeper understanding of the main topics in the theory of stochastic processes and its related fields. The book is divided into chapters according to the various topics. Each chapter contains problems, hints, solutions, as well as a self-contained theoretical part which gives all the necessary material for solving the problems. References to the literature are also given. The exercises have various levels of complexity and vary from simple ones, useful for students studying basic notions and technique, to very advanced ones that reveal some important theoretical facts and constructions. This book is one of the largest collections of problems in the theory of stochastic processes and its applications. The problems in this book can be useful for undergraduate and graduate students, as well as for specialists in the theory of stochastic processes.

好的,这是一份关于《随机过程理论》这本书的详细简介,内容完全围绕该书的核心主题展开,不包含任何与该书主题无关或AI痕迹的表述,力求详尽且专业。 --- 《随机过程理论》:深入探索动态系统的数学基础 导言:随机性的数学刻画 《随机过程理论》是一部旨在为读者提供随机现象数学建模和分析工具的权威性著作。在自然科学、工程技术、金融经济乃至生物医学等众多领域中,系统的演化往往不是完全确定的,而是受到内在随机性或外部扰动的影响。本书的核心目标是构建一个严谨的数学框架,用以描述、分析和预测这些随时间演化的随机现象。 本书的撰写立足于概率论的坚实基础,侧重于将抽象的概率概念转化为对实际系统行为的深刻洞察。它不仅仅是一本教科书,更是一部工具书,为研究人员和高级学生提供了一套完整的、从基础到前沿的随机过程分析方法。 第一部分:基础概念与一维过程 本书的开篇部分致力于奠定随机过程理论的数学基石,并引入最基础且应用最为广泛的一类过程。 随机过程的定义与基本性质 首先,书中详细阐述了随机过程的严谨数学定义,即指标集(通常是时间)上的随机变量族。随后,深入讨论了集合函数、概率测度、条件期望以及随机过程的收敛性(依概率收敛、几乎处处收敛、依分布收敛等)等核心概念。对于处理连续时间过程至关重要的时间连续性、路径连续性等概念进行了详尽的分析。 马尔可夫链(Markov Chains) 马尔可夫链作为离散时间、离散状态空间下的随机过程,在本书中占据了核心地位。 离散时间马尔可夫链 (DTMC): 书中详细介绍了一步转移概率矩阵的构造、高步转移概率的计算(矩阵幂运算)、状态的分类(常返态、瞬态、吸收态)。对过程的长期行为进行了深入分析,包括平稳分布的存在性、唯一性及其计算方法(如利用平衡方程)。对于具有吸收态的链,重点研究了首次通过时间、吸收概率等实际问题。 连续时间马尔可夫链 (CTMC): 基于Q矩阵(生成元矩阵)的概念,本书阐述了CTMC的演化方程——科尔莫哥洛夫微分方程(前向和后向方程)。平衡态分析依然重要,但更侧重于瞬态行为的求解,特别是利用纯粹跳跃过程的特性进行建模。 泊松过程 (Poisson Processes) 泊松过程被视为随机事件计数的基石。书中不仅定义了标准泊松过程,还推广到非齐次(时间依赖速率)泊松过程。重点分析了其关键性质,如独立增量性、平稳增量性以及增量服从泊松分布的特征。书中特别强调了事件的分解与合并性质,这在排队论和可靠性分析中具有极高的实用价值。 第二部分:连续时间过程的深入研究 本部分将分析的范围扩展到更复杂的连续时间随机现象,特别是那些具有路径依赖性和强相关性的过程。 维纳过程(布朗运动) 维纳过程(或称标准布朗运动)是所有连续时间过程的“原子核”,许多其他重要的过程都可以通过它来构造或逼近。本书详述了布朗运动的定义性质:独立增量、正态增量、连续路径。关键定理如二次变差的精确计算、最大值分布(Reflection Principle,反射原理)的推导及其在金融建模中的应用被详细阐述。随机微分方程(SDEs)的引入部分,也常以布朗运动作为噪声源。 鞅论基础 (Martingale Theory) 鞅论是现代概率论和随机分析的强大工具,用于处理条件期望下的公平博弈和信息演化。 基本鞅: 书中首先定义了上鞅、下鞅和鞅,并讨论了它们在时间离散和连续情况下的性质。关键的收敛性定理,如上鞅收敛定理,被用来证明特定过程的长期行为。 鞅的表示定理与随机积分: 为了处理连续时间模型,书中引入了伊藤积分的概念,作为勒贝格-斯蒂尔切斯积分的推广,用于对鞅进行随机驱动的积分。这是连接随机微积分与随机过程理论的桥梁。 第三部分:过程的分类、结构与应用 最后一部分关注那些结构更复杂、在特定领域具有特定应用价值的过程。 平稳过程与谱密度 对于许多物理和信号处理中的过程,平稳性(或称广义平稳性)是一个关键假设。本书详细探讨了宽平稳(WSS)过程的自相关函数和谱密度之间的维纳-辛钦定理。这为从时间域的观测数据中提取频率成分提供了严格的数学依据。 高斯过程 高斯过程是一类由其一阶矩(均值函数)和二阶矩(协方差函数)完全确定的过程。书中强调了高斯过程在时间序列分析、空间统计(克里金法基础)中的核心地位。高斯过程的许多路径性质(如连续性、可微性)可以直接由其协方差函数的平滑性导出。 随机微分方程 (Stochastic Differential Equations, SDEs) 本书将理论应用于解决实际动态系统问题,主要通过SDEs。在介绍伊藤积分的基础上,本书阐述了著名的伊藤引理,这是随机微积分的核心工具,用于计算随机函数的微分。通过SDEs,可以精确地模拟布朗运动驱动下的系统演化,并讨论了解的存在性、唯一性以及数值求解方法。 总结 《随机过程理论》通过严谨的数学推导和丰富的例子,系统地构建了描述和分析随机动态系统的理论体系。它涵盖了从基础的马尔可夫链到高级的鞅论和随机微积分,为读者提供了一个全面而深刻的视角,以应对现实世界中普遍存在的随机性挑战。无论是研究应用概率论、金融工程、统计物理还是通信网络,本书都提供了不可或缺的理论深度和技术广度。

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用户评价

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《随机过程理论》这个书名给我一种探索未知深度的感觉。我总觉得,生活中的很多问题,尤其是那些涉及长期演化和不确定性的问题,如果仅仅用静态的眼光去看待,是远远不够的。随机过程理论,听起来就是一种能够描述事物如何随着时间“动态”地、非确定性地发展变化的理论。我期待书中能包含一些关于“收敛性”和“极限行为”的讨论。例如,一个随机过程在经过很长时间后,它的状态会趋于何方?它是否会进入一个稳定的状态,或者继续在某种范围内波动?我也对书中是否会探讨“反馈机制”在随机过程中的作用感到好奇。在许多复杂的系统中,一个事件的发生可能会影响后续事件的概率,这种相互作用是如何影响整个过程的演变的?这本书是否能帮助我理解,为什么有些系统会呈现出“自组织”的特性,即使在局部随机性的驱动下,整体也能形成有序的结构?

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这本《随机过程理论》在我眼中,更像是一扇通往理解不确定性世界的窗户。我常常在思考,生活中的许多事件,我们无法准确预测其走向,但我们可以通过概率和统计的语言来描述和分析它们的可能性。这本书会不会引导我去理解这种“可能性”的内在逻辑?我希望能看到它如何解释随机变量的分布、期望值、方差等基本概念,以及它们如何累积成更复杂的随机过程。我尤其好奇它对于“平稳性”、“可达性”等概念的阐述,这些词汇在我看来,似乎预示着对系统长期行为的深入探究。我想象着,通过阅读这本书,我或许能更好地理解为什么有些随机现象会趋于稳定,而有些则会呈现出爆发性的变化。是否会有关于随机游走(random walk)的精彩讨论?它在模拟各种系统行为中扮演着怎样的角色?我希望能找到对这些问题的深入解答,让我在面对生活中的未知时,能多一份理性的审视,少一份盲目的担忧。

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这本书的标题《随机过程理论》让我产生了很多联想,尽管我还没有翻开它。我首先想到的是那些错综复杂、难以捉摸的概率模型,它们潜藏在我们生活的方方面面,从股票市场的波动到粒子物理的随机运动,再到生物细胞的生死更替。我脑海中浮现出那些数学家们在黑板上挥洒自如,用严谨的符号描绘出这些看似混乱现象背后隐藏的秩序。我好奇这本书会如何系统地梳理这些概念,是会从最基础的马尔可夫链开始,逐步引入泊松过程、布朗运动,还是会直接深入到更抽象的鞅论和随机微分方程?我希望它能清晰地阐述每种过程的定义、性质以及它们在不同领域的应用。比如,如果它能解释为什么马尔可夫链在金融建模中如此有用,或者布朗运动如何被用来描述扩散现象,那将是非常吸引人的。我也期待书中能包含一些经典的例子和证明,帮助我理解这些理论的精髓,而不是仅仅罗列公式。毕竟,理论的生命力在于它的应用和洞察力。

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读到《随机过程理论》这个名字,我脑海中自然会浮现出那些在自然科学和社会科学领域中,大量存在的、由概率驱动的现象。我很好奇这本书会对这些现象提供怎样的数学框架。例如,物理学中的热力学涨落,化学中的反应动力学,或者经济学中的市场行为,它们在某种程度上都表现出随机过程的特征。我希望这本书能提供一种通用的语言和工具,让我们能够用数学的严谨来描述和分析这些看似随机的现象。是否会涉及像广义线性模型(GLM)这样能够处理计数数据和二项分布数据的模型?或者像时间序列分析(Time Series Analysis)中那些用于预测和理解数据随时间变化规律的方法?我很想知道,这本书的作者是如何将这些不同领域中的随机性统一起来,并用清晰的理论体系加以概括的。这本书或许能成为一座桥梁,连接起不同学科的研究者,让他们在理解随机现象时,能够使用共同的数学语言。

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这本书《随机过程理论》,在我看来,代表着一种从“确定性”思维模式向“概率性”思维模式的转变。我一直对那些无法被精确预测,只能用概率来描述的现象深感着迷。例如,在一个复杂的生态系统中,个体的行为是随机的,但整个物种的演化却可能呈现出一定的规律。我希望这本书能够深入讲解诸如“再生过程”(renewal processes)和“平稳过程”(stationary processes)等概念,并清晰地阐述它们之间的联系和区别。特别是,我希望能够理解,当过程满足平稳性时,我们能够对系统的未来做出怎样的预测,以及这种预测的局限性在哪里。书中是否会涉及一些能够处理“稀有事件”的概率模型?在很多实际应用中,我们关心的往往是那些发生概率很低,但一旦发生就会产生巨大影响的事件。如果这本书能提供有效的分析工具,那将非常有价值。总而言之,我期待它能提供一种看待和理解不确定世界的全新视角。

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