伊藤积分

伊藤微分(英语:Itō calculus)得名自日本数学家伊藤清,是将微积分的概念扩展到随机过程中,像布朗运动维纳过程)就可以用伊藤微积分进行分析。主要应用在金融数学随机微分方程中。伊藤微积分的中心概念是伊藤积分,是将传统的黎曼-斯蒂尔杰斯积分延伸到随机过程中,随机过程一方面是一个随机变量,而且也是一个不可微分的函数。

布朗运动及布朗运动的伊藤积分

借由伊藤积分,可以将一个随机过程(被积分函数)对另一个随机过程(积分变数)进行积分。积分变数一般会布朗运动。从的积分结果是一个随机变量。此随机变量定义为一特定随机变量序列的极限(有许多等效的方式可建构上述的定义)。

伊藤积分是对半鞅X以及随机过程H的积分

这里X布朗运动,或者更广义地,是一个半鞅H是一个适配于由X生成的筛选的,本地平方可积分的过程(Revuz & Yor 1999,Chapter IV)。布朗运动的路径无法满足应用于微积分标准技术的需求。特别地,其在任意点不可微,并且在每一个时间间隔都有无限变差。其结果是,无法用普通的方法定义积分(参考黎曼-斯蒂尔杰斯积分)。主要的创新是只要调配被积函数,就可以定义一个积分,不严格的讲,即t时刻它的值仅仅依靠此时刻之前的可用信息。

伊藤过程的重要结果包括分部积分公式伊藤引理,即变量公式的变形。这些由于二次方差项,都与标准微积分公式不同,

股票价格和其他可交易资产的价格可以通过随机过程进行建模,例如布朗运动,或者,更经常的,几何布朗运动(参见布莱克-舒尔斯模型)。然后,伊藤随机积分代表,在时间t持有一定数量Ht的股票,对其进行连续交易的回报。这种情况下,调配H就相应于,在任何时候只使用可用信息的交易策略限制。这也阻止了通过高频交易获得无限收益的可能性:市场中每个上涨之前买入股票,每个下跌之前卖出股票。相似地,调配H的条件暗示,当作为黎曼和极限进行计算的时候,随机积分不会收敛(Revuz & Yor 1999,Chapter IV)。

伊藤引理

伊藤引理

 

 

物理学家的伊藤积分

随机微分方程

朗之万方程

 

 

泛函积分

 

 

有关条目

参考资料

  • Revuz, Daniel; Yor, Marc, Continuous martingales and Brownian motion, Berlin: Springer, 1999, ISBN 3-540-57622-3 
  • Kleinert. Path integrals in Physics, Polymers, Financial Markets.
  • Oksendal. Stochastic Differential Equations.
  • Scott M. Applied Stochastic Processes.
  • Karatzas, Shreve Brownian Motion and Stochastic Calculus, 2nd Edition  1996