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维纳过程定义描述的布朗粒子位移仿真曲线

已有 3362 次阅读 2021-12-20 10:55 |个人分类:随机过程|系统分类:科研笔记

一、维纳过程定义

x(t)为一个布朗粒子在t时刻的位移(图1),x(0)=0,定义

1x(t)为平稳独立增量过程;

2)对于任意的t>s0x(t)- x(s)N(0σ2 (t-s)),其中σ>0为常数;

3x(t)t的连续函数。

则称x(t)是参数为σ2的布朗运动,或维纳过程。

15-brownian-motion.png

1 布朗粒子位移曲线

由维纳过程定义可知,布朗粒子位移x(t)服从(0σ2t)正态分布。

二、正态分布性质:

自从1809年德国数学家高斯(Gauss)发现测量误差服从正态分布(图2)后,人们发现正态分布在自然界和人类社会实践活动中极为常见。

图 位移.png

2 正态分布

正态分布具有如下两个重要的特征:

1对称性。绝对值相等的正、负样本数据出现的次数大致相等。

2集中性。绝对值小的样本数据比绝对值大的样本数据出现的次数多。

三、布朗粒子位移仿真曲线:

服从正态分布的布朗粒子位移x(t)也应具有正态分布的对称性和集中性:

1对称性。绝对值相等的正、负位移出现的次数大致相等。

2集中性。绝对值小的位移比绝对值大的位移出现的次数多。

因此,根据x(t)t的连续函数和x(t)服从(0,σ2t)正态分布的维纳过程定义,可仿真出图3所示的布朗粒子位移曲线

图4.png

布朗粒子位移仿真曲线

  显然,根据维纳过程定义仿真出的布朗粒子位移曲线,与图1所示的实际布朗粒子位移曲线完全不同。实际布朗粒子的位移曲线(图1)既不符合正态分布的对称性,也不满足正态分布的集中性




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