Главная » Просмотр файлов » Диссертация

Диссертация (1137347), страница 2

Файл №1137347 Диссертация (Parametrix Method and its Applications in Probability Theory) 2 страницаДиссертация (1137347) страница 22019-05-20СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Namely, we can only exploit the γ-Hölder continuity of the coefficients which leads to anerror controlled by the incrementshhE[|b(s, Zsh ) − b(φ(s), Zφ(s))|] + E[|a(s, Zsh ) − a(φ(s), Zφ(s))|] ≤ C(b, σ)hγ/2 .In other words, the convergence rate is closer to the one associated with the strong error in (1.3).For many applications, e.g. for neuro-sciences or diffusions in random media, it is far important tohandle rougher coefficients, for instance piecewise smooth drifts in (1.1). In that case, the previouslymentioned heat-kernel bounds do not hold.

Motivated by the investigation of the related weak error forDirac masses test functions, we have developed, with V. Konakov and S. Menozzi, a sensitivity analysisof the density of (1.1) (when suitable good Gaussian bounds exist) with respect to a perturbation ofthe coefficients. This is the first main result of the Thesis which led to the publication [KKM17] andis thoroughly developed in Chapter 3.Namely, let us introduce the SDE of the form:dXt = b(t, Xt )dt + σ(t, Xt )dWt , t ∈ [0, T ],6(1.10)where b : [0, T ] × Rd → Rd , σ : [0, T ] × Rd → Rd ⊗ Rd are bounded coefficients that are measurable intime and Hölder continuous in space (this last condition will be relaxed for the drift term b). Also,a(t, x) := σσ ∗ (t, x) is assumed to be uniformly elliptic.

In particular, those assumptions guaranteethat (1.10) admits a unique weak solution, see e.g. Bass and Perkins [BP09], [Men11], from which theuniqueness to the martingale problem for the associated generator can be derived under the currentassumptions.We now introduce, for a given parameter ε > 0, a perturbed version of (1.10) with dynamics:(ε)dXt(ε)(ε)= bε (t, Xt )dt + σε (t, Xt )dWt , t ∈ [0, T ],(1.11)where bε : [0, T ] × Rd → Rd , σε : [0, T ] × Rd → Rd ⊗ Rd satisfy at least the same assumptions as b, σand being meant to be close to b, σ when ε is small.(ε)It is known that, under the previous assumptions, densities of processes (Xt )t≥0 , (Xt )t≥0 exist and satisfy some Gaussian bounds, see e.g Aronson [Aro59] or [DM10] for extensions to somedegenerate cases.In the Chapter 3 we investigate, applying the parametrix technique, how the closeness of (bε , σε )and (b, σ) is reflected on the respective densities of the associated processes.

Our stability results willalso apply to two Markov chains with respective dynamics:√Ytk+1 = Ytk + b(tk , Ytk )h + σ(tk , Ytk ) hξk+1 , Y0 = x,√(ε)(ε)(ε)(ε)(ε)(1.12)Ytk+1 = Ytk + bε (tk , Ytk )h + σε (tk , Ytk ) hξk+1 , Y0 = x,where h > 0 is a given time step, for which we denote for all k ≥ 0, tk := kh and (ξk )k≥1 - centeredi.i.d. random variables satisfying some integrability conditions. Again, the key tool will be theparametrix representation for the densities of chains and the Gaussian local limit theorem.Let us specify the following assumptions (A) which we use in Chapter 3. The parameter ε > 0below is fixed and the constants appearing in the assumptions do not depend on ε.(A1) (Boundedness of the coefficients).

Components of the vector-valued functions b(t, x), bε (t, x)and the matrix-valued functions σ(t, x), σε (t, x) are bounded. Specifically, there exist constantsK1 , K2 > 0 s.t.sup|b(t, x)| +(t,x)∈[0,T ]×Rdsup(t,x)∈[0,T ]×Rdsup|bε (t, x)| ≤ K1 ,(t,x)∈[0,T ]×Rd|σ(t, x)| +sup|σε (t, x)| ≤ K2 .(t,x)∈[0,T ]×Rd(A2) (Uniform Ellipticity). Matrices a := σσ ∗ , aε := σε σε∗ are uniformly elliptic, i.e. there existsΛ ≥ 1, ∀(t, x, ξ) ∈ [0, T ] × (Rd )2 ,Λ−1 |ξ|2 ≤ ha(t, x)ξ, ξi ≤ Λ|ξ|2 , Λ−1 |ξ|2 ≤ haε (t, x)ξ, ξi ≤ Λ|ξ|2 .(A3) (Hölder continuity in space).

For some γ ∈ (0, 1] , κ < ∞, we have for all t ∈ [0, T ],|σ(t, x) − σ(t, y)| + |σε (t, x) − σε (t, y)|γ≤ κ |x − y| .Observe that the last condition also readily gives, thanks to the boundedness of σ, σε , that a, aε arealso uniformly γ-Hölder continuous.For a given ε > 0, we say that assumption (A) holds when conditions (A1)-(A3) are in force.Let us now introduce, under (A), quantities that will bound the difference of the densities in our7main results below.

Set for ε > 0:∆ε,b,∞ :={|b(t, x) − bε (t, x)|},sup(t,x)∈[0,T ]×Rd∀q ∈ (1, +∞), ∆ε,b,q := sup kb(t, .) − bε (t, .)kLq .t∈[0,T ]Since σ, σε are both γ-Hölder continuous, see (A3), we also define∆ε,σ,γ := sup |σ(u, .) − σε (u, .)|γ ,u∈[0,T ]where for γ ∈ (0, 1], || · ||γ stands for the usual Hölder norm in space on Cbγ (Rd , Rd ⊗ Rd ) (space ofHölder continuous bounded functions, see e.g. Krylov [Kry96]) i.e.

:|f |γ := sup |f (x)| + [f ]γ , [f ]γ :=supx6=y,(x,y)∈(Rd )2x∈Rd|f (x) − f (y)|.|x − y|γWe eventually set for q ∈ (1, +∞],∆ε,γ,q := ∆ε,σ,γ + ∆ε,b,q .Theorem 3.1.1. Fix ε > 0 and a final deterministic time horizon T > 0. Under assumptions (A),specified before, for q > d, there exist C := C(q) ≥ 1, c := c(q) ∈ (0, 1] s.t. for all 0 ≤ s < t ≤T, (x, y) ∈ (Rd )2 :pc (t − s, y − x)−1 |(p − pε )(s, t, x, y)| ≤ C∆ε,γ,q ,where p(s, t, x, .), pε (s, t, x, .) respectively stand for the transition densities at time t of equations(1.10), (1.11) starting from x at time s.

Also, we denote for a given c > 0 and for all (u, z) ∈ R+ ×Rd ,|z|2cd/2pc (u, z):= (2πu)d/2 exp(−c 2u ). If q = ∞, the constants C, c do not depend on q.This and the next theorem will be restated and discussed in Section 3.1.1.Before stating our results for Markov Chains we introduce two kinds of innovations in (1.12).Namely:(IG) The i.i.d. random variables (ξk )k≥1 are Gaussian, with law N (0,Id ). In that case the dynamicsin (1.12) correspond to the Euler discretization of equations (1.10) and (1.11).(IP) For a given integer M > 2d + 5 + γ, the innovations (ξk )k≥1 are centered and have C 5 density fξwhich has, together with its derivatives up to order 5, at most polynomial decay of order M .

Namely,for all z ∈ Rd and multi-index ν, |ν| ≤ 5:|Dν fξ (z)| ≤ CQM (z),R1dzQr (z) = 1.where we denote for all r > d, z ∈ Rd , Qr (z) := cr (1+|z|)r,RdTheorem 3.1.2. Fix ε > 0 and a final deterministic time horizon T > 0. For h = T /N, N ∈ N∗ ,we set for i ∈ N, ti := ih. Under (A), assuming that either(IG) or (IP) holds, and for q > d thereexist C := C(q) ≥ 1, c := c(q) ∈ (0, 1] s.t. for all 0 ≤ ti < tj ≤ T, (x, y) ∈ (Rd )2 :χc (tj − ti , y − x)−1 |(ph − phε )(ti , tj , x, y)| ≤ C∆ε,γ,q ,where ph (ti , tj , x, .), phε (ti , tj , x, .) respectively stand for the transition densities at time tj of the MarkovChains Y and Y (ε) in (1.12) starting from x at time ti .

Also:8- If (IG) holds:χc (tj − ti , y − x) := pc (tj − ti , y − x),with pc as in Theorem 3.1.1.- If (IP) holds:cdQM −(d+5+γ)χc (tj − ti , y − x) :=(tj − ti )d/2|y − x|(tj − ti )1/2 /c.Again, if q = +∞ the constants C, c do not depend on q.Continuing the research, V. Konakov and S. Menozzi applied results mentioned above to study theweak error of the Euler scheme approximations in the paper [KM17]. To investigate the weak errorfor rough drifts, the idea in [KM17] is to mollify the drifts. The difference between the density of theinitial diffusion and the one with mollified coefficients is precisely controlled by the previous result.The same occurs for the Euler scheme case. It therefore remains to control the difference betweenthe densities of the mollified diffusion and the scheme which can be addressed from previous resultsof [KM02] provided, that high order derivatives (which explode with the mollifying parameter) aresharply controlled.Motivated by the extension of the previous study, we continue with the weak error controls forthe case of rough coefficients to Kolmogorov’s degenerate SDEs in Chapter 4.

Namely, we specify themodel in (1.1) writing Zt = (Xt , Yt ) with:(dXt = b(Xt , Yt )dt + σ(Xt , Yt )dWt ,(1.13)dYt = Xt dt, t ∈ [0, T ],where b : R2d → Rd , σ : R2d → Rd ⊗ Rd are bounded coefficients that are Hölder continuous inspace (this condition will be relaxed for the drift term b) and W is a Brownian motion on somefiltered probability space (Ω, F, (Ft )t≥0 , P). In (1.13), T > 0 is a fixed deterministic final time.

Also,a(x, y) := σσ ∗ (x, y) is assumed to be uniformly elliptic.We point out that those assumptions (specified below) are actually sufficient to guarantee weakuniqueness for the solution of equation (1.13), see Remark 4.2.1.Such equations were first introduced in the seminal paper [Kol34] by Kolmogorov. In that work,he found the explicit expression of the density when the coefficients are constants. The parametrixapproach in that framework has then been applied by various authors, Weber [Web51], Sonin [Son67]and the more recent [KMM10] under various kinds of assumptions.

Adapting the techniques introduced in the last quoted work, which deals with Lipschitz coefficients, it is now possible to considerthe Hölder setting for the degenerate Kolmogorov diffusions of type (1.13). The sensitivity analysis naturally extends to this framework. These aspects are detailed in Chapter 4 (see as well thepublished article [Koz16]).Precisely, let us introduce the Euler scheme for the SDE (1.13) first. For a fixed N and T > 0 wedefine a time grid {0, t1 , . . . , tN } with a given step h := T /N , i.e.

ti = ih, for i = 0, . . . , N and thescheme(RtRthhhhXth = x + 0 b(Xφ(s), Yφ(s))ds + 0 σ(Xφ(s), Yφ(s))dWs ,Rt h(1.14)hYt = y + 0 Xs ds.where φ(t) = ti ∀t ∈ [ti , ti+1 ). Observe that the above scheme is in fact well defined even thoughthe non degenerate component of the scheme itself appears in the integral. On every time-step theincrements of (Xth , Yth )t∈[ti ,ti+1 ] , i ≥ 0 are actually Gaussian. They indeed correspond to a suitable9rescaling of the Brownian increment and its integral on the considered time step, see also Remark4.2.3.Let us also denote for a given c > 0 and for all (x, y), (x0 , y 0 ) ∈ R2d the Kolmogorov-type densitypc,K (t, (x, y), (x0 , y 0 )) := 0|x − x|2|y 0 − y − (x + x0 )t/2|2cd 3d/2exp−c.+3(2πt2 )d4tt3(1.15)The subscript K in the notation pc,K (t, (x, y), (x0 , y 0 )) stands for Kolmogorov-like equations.We would like to emphasize that in Chapter 4 we are considering time-homogeneous coefficientsb, σ under the following assumptions:(AD1) (Boundedness of the coefficients).The components of the vector-valued function b(x, y) and the matrix-valued function σ(x, y) arebounded measurable.

Характеристики

Тип файла
PDF-файл
Размер
848,73 Kb
Высшее учебное заведение

Список файлов диссертации

Свежие статьи
Популярно сейчас
Как Вы думаете, сколько людей до Вас делали точно такое же задание? 99% студентов выполняют точно такие же задания, как и их предшественники год назад. Найдите нужный учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
6392
Авторов
на СтудИзбе
307
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее