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“布朗运动位移服从正态分布”是《随机过程》布朗运动理论的基本假设,相当于《牛顿力学》中的牛顿运动定律,是用演绎推理方法建立《随机过程》布朗运动理论的逻辑基础。
如果布朗粒子在t时刻的位移x(t)服从(0,σ2t)正态分布,根据《概率论》正态分布的性质,布朗运动位移x(t)应具有如下两个重要特征:
对称性:绝对值相等的x(t)出现的次数大致相等。
集中性:x(t)=0附近的位移出现次数最多。
方差是描述随机变量偏离均值离散程度的参数,x(t)服从(0,σ2t)正态分布,表明x(t)偏离原点的程度随时间t的增加越来越大。
从《随机信号分析》的角度看,正态分布的均值表示随机信号中直流分量的大小,正态分布的方差表示随机信号中交流分量的平均功率或波动范围,x(t)服从(0,σ2t)正态分布,表明随机信号x(t)的直流分量为零,交流分量的波动幅度随时间t的增加越来越大。
因此,服从(0,σ2t)正态分布的x(t)位移曲线或信号波形如图1所示,显然具有正态分布的对称性和集中性,而且x(t)偏离原点的程度随时间t的增加越来越大。
图1 布朗运动正态分布假设仿真曲线
《随机过程》根据x(t)服从(0,σ2t)正态分布的假设,推导出了“布朗运动瞬时速度不存在(布朗运动路径处处不可导)”结论,图2是布朗运动的位移和瞬时速度的实验观测曲线,显然,图1 所示的布朗运动位移仿真曲线和“布朗运动瞬时速度不存在(布朗运动路径处处不可导)”结论均与客观事实不符。
图2布朗运动位移和瞬时速度实验观测曲线
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GMT+8, 2024-11-23 23:26
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