ΣΤΟΧΑΣΤΙΚΕΣ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΕΣ
ΘΕΩΡΙΑ ΚΑΙ 220 ΛΥΜΕΝΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ
- +
Τελική τιμή: 26,40€
Αρχική τιμή: 33,00€ Έκπτωση -20% (6,60€)
Δωρεάν έξοδα αποστολής για αγορές 30,00 και άνω
Βάρος 0,700 kg
Είδος

ISBN

Εκδότης

Έκδοση

Έτος έκδοσης

Σελίδες

Σχήμα

Μήνας έκδοσης

Το παρόν ϐιβλίο είναι µια εισαγωγή στις Στοχαστικές διαδικασίες. Το αντικείµενο των Στοχαστικών Ανελίξεων είναι σύγχρονο, καθώς έχει γνωρίσει µεγάλη άνθηση τον προηγούµενο αιώνα και έχει ευρύτατο ϕάσµα εφαρµογών σε επιστήµες Μηχανικών, την Πληροφορική, την Οικονοµία, τη Βιολογία κ.α.
Η δοµή του ϐιβλίου έχει ως εξής : χωρίζεται σε τρία µεγάλα µέρη. Το πρώτο µέρος αφορά τη ϑεωρία των Στοχαστικών Ανελίξεων και στο δεύτερο µέρος παραθέτουνµε υποδειγματικά λυµένα προβλήµατα, περισσότερα από 180 στον αριθµό. Το τρίτο µέρος περιλαµβάνει υποδειγµατικά λυµένες πρόσφατες εξεταστικές από τη Σχολή Εϕαρµοσµένων Μαθηµατικών και Φυσικών Επιστηµών (ΣΕΜΦΕ) του Εθνικού Μετσοβίου Πολυτεχνείου.
Το µέρος της ϑεωρίας αποτελείται από δύο µεγάλες ενότητες : τις Μαρκοβιανές διαδικασίες συνεχούς χρόνου (CTMC) και τις Μαρκοβιανές διαδικασίες διακριτού χρόνου (DTMC). Στην πρώτη ενότητα µας απασχολούν οι διαδικασίες Gauss, Brown (διαδικασία Wiener) και Poisson. Στη δεύτερη ενότητα, αναπτύσσουμε τη ϑεωρία των Μαρκοβιανών ανελίξεων (Markov chains) διακριτού χρόνου σε αριθµήσιµο χώρο καταστάσεων και ειδικότερα, µελετούµε έννοιες όπως επαναληπτικότητα/παροδικότητα, περιοδικότητα/απεριοδικότητα, χρόνοι άφιξης, γνήσια και κενή επαναληπτικότητα, αναλλοίωτη και οριακή κατανοµή και τέλος, παρουσιάζουμε δύο ϐασικά εργοδικά ϑεωϱήµατα.
Τα υποδειγµατικά λυµένα προβλήµατα που παρατίθενται στο δεύτερο µέρος του ϐιβλίου είναι κατηγοριοποιηµένα ανά ϑεµατική ενότητα, σε κεφάλαια : διαδικασίες συνεχούς χρόνου, τυχαίοι περίπατοι και Μαρκοβιανές διαδικασίες διακριτού χρόνου.
Να τονίσουµε ότι µέρος τους έχει αποτελέσει υλικό εξετάσεων σε Μαθηµατικές και Πολυτεχνικές σχολές. Επιπλέον, κάθε κεφάλαιο έχει στο τέλος ερωτήσεις τύπου σωστό – λάθος, για πληρέστερη εµπέδωση της ύλης, πλήρεις απαντήσεις των οποίων περιέχονται στο σχετικό Παράρτηµα. Να σηµειώσουµε ότι το δεύτερος µέρος του παραρτήµατος αφορά τη µεθοδολογία επίλυσης εξισώσεων διαφορών πρώτης και δεύτερης τάξης, που συναντούµε συχνά στις ασκήσεις.
Να σηµειώσουµε ότι προϋποθέτουµε κάποιες ϐασικές γνώσεις σε Απειροστικό Λογισµό (infimum, supremum, ακολουθίες και σειρές), Γραµµική ΄Αλγεβρα (πίνακες, διαγωνοποίηση και Jordan κανονική µορφή), Πιθανότητες (µέτρο πιθανότητας, διακριτές και συνεχείς τυχαίες µεταβλητές, κατανοµές, µέσες τιµές, διασπορές, κλασικές συνεχείς και διακριτές κατανοµές : κατανοµή Bernoulli και Poisson, ∆ιωνυµική και Γεωµετρική κατανοµή, Εκθετική και Γάµµα κατανοµή, Κανονική κατανοµή) και Θεωρία Πιθανοτήτων (κεντρικό οριακό ϑεώρηµα, ισχυρός νόµος µεγάλων αριθµών).
Η γενική κατεύθυνση που ακολουθήσαµε ϐασίζεται στη διδασκαλία του αντικειµένου σε µια µαθηµατική σχολή στη διάρκεια ενός εξαµηνιαίου µαθήµατος και µε τη ϐασική αρχή ότι µπορεί να χρησιµοποιηθεί από κάθε ενδιαφερόµενο για προσωπική µελέτη.
Ευχόµαστε καλή µελέτη !
Νικόλαος Σκούταρης
Αθήνα, Απρίλιος 2021

Εισαγωγή v
I Θεωρία 1
1.1 Στοχαστικές διαδικασίες, γενικά . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.2 Στοχαστικές διαδικασίες συνεχούς χρόνου . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.2.1 Ανέλιξη Gauss, τυπική κίνηση Brown . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.2.2 Στοχαστική διαδικασία Poisson . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.3 Στοχαστικές διαδικασίες διακριτού χρόνου . . . . . . . . . . . . . . . . 15
1.3.1 Μαρκοβιανές αλυσίδες διακριτού χρόνου, γενικά . . . . . . . . . 15
1.3.2 Πίνακες και διαγράµµατα πιθανοτήτων µετάβασης . . . . . . . . 17
1.3.3 Κατανοµές στο χώρο καταστάσεων . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
1.3.4 Ταξινόµηση των καταστάσεων . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
1.3.5 Χρόνοι πρώτης άφιξης . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
1.3.6 Αναλλοίωτες κατανοµές . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
1.3.7 Χρονική αντιστρεψιµότητα . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
1.3.8 Εργοδικές αλυσίδες . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
1.3.9 Εργοδικά ϑεωρήµατα . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
II Ασκήσεις 53
2 Στοχαστικές διαδικασίες συνεχούς χρόνου 55
2.1 ∆ιαδικασία Gauss, κίνηση Brown . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
2.2 ∆ιαδικασία Poisson . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
2.3 Ερωτήσεις τύπου σωστό – λάθος . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
vii
ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ
3 Τυχαίοι περίπατοι 131
3.1 Ορισµοί . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
3.2 Λυµένα προβλήµατα . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
3.3 Ερωτήσεις τύπου σωστό – λάθος . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158
4 Μαρκοβιανές αλυσίδες διακριτού χρόνου 161
4.1 Λυµένα προβλήµατα . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
4.2 Συµπληρώµατα ϑεωρίας . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 286
4.3 Ερωτήσεις τύπου σωστό – λάθος . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 307
III Εξεταστικές 311
5 Θέµατα εξετάσεων 313
Αʹ Απαντήσεις στις ερωτήσεις τύπου σωστό – λάθος 455
Βʹ Εξισώσεις διαφορών 2ης τάξης & αθροίσµατα 461
Βιβλιογραφία 465
Εργογραφία 466