随机过程之更新理论的应用

随机过程之更新理论的应用
人工智能越来越热,但由于人工智能范围领域之广,对数学的各科要求很高,因而回顾下随机过程基本知识。
#更新过程可以看作是Poisson过程的推广,首先先回顾下Poisson的定义:
我们把满足一下条件的计数过程{N(t),t≥0}称为Poisson过程:

  1. N(t) ≥ 0
  2. N(t)具有平稳增量和独立增量
  3. P(N(t+s)-N(s)=n)= ( λ t ) t n ! e ( − λ t ) \frac{(\lambda t)^t}{n!} e^{(-\lambda t)} n!(λt)te(λt)

我们发现Poisson过程的两个相邻事件的发生如 X n X_n Xn记为第n-1次事件与第n次事件发生的时间间隔服从Poisson分布。
但是在现实中应用会发现有很多时间间隔分布并不满足Poisson分布,因此我们把Poisson分布推广,推广至任意服从一个相同的分布记为F,那么这样一个过程我们就称为更新过程。更新过程在实际的应用很广泛,比如我们有一堆灯泡,灯泡的使用时间服从 μ \mu μ的指数分布,如果灯泡失效,我们以速率 λ \lambda λ的指数分布更换等。
以上我们得到了更新过程!
我们记 S n = ∑ i = 1 n X i S_n=\sum_{i=1}^n X_i Sn=i=1nXi那么 S n S_n Sn是第n个更新的时刻。有 N ( t ) ≥ n ⟺ S n ≤ t N(t) \geq n \Longleftrightarrow S_n \leq t N(t)nSnt这个表明我们在t时刻为止发生的更新数大于等于n,那么第n个发生的时刻一定会是小于等于t。
X i ∼ F X_i \sim F XiF P ( N ( t ) = n ) = P ( N ( t ) ≥ n ) − P ( N ( t ) ≥ n + 1 ) = P ( S n ≤ t ) − P ( S n + 1 ≤ t ) = F n ( t ) − F n + 1 ( t ) P(N(t)=n)=P(N(t)\geq n)-P(N(t)\geq n+1)=P(S_n \leq t) - P(S_{n+1} \leq t) = F_n(t) -F_{n+1}(t) P(N(t)=n)=P(N(t)n)P(N(t)n+1)=P(Snt)P(Sn+1t)=Fn(t)Fn+1(t)。其中 F n F_n Fn为X的n重卷积。
第一次写,希望以后能够慢慢总结!

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