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数学知识体系

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⌕2026/8/31
概念

维纳过程

布朗运动 W_t 有独立增量且 W_t-W_s ~ N(0,t-s),路径连续但几乎处处不可微。

所属主题:随机过程 ↗
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参考可汗学院 Get ready 机制:先修概念 → 当前概念 → 进阶概念,✓ 表示已读。

01定义

维纳过程 WtW_t(标准布朗运动):独立平稳高斯增量 Wt−Ws∼N(0,t−s)W_t-W_s\sim N(0,t-s)、连续路径、W0=0W_0=0。它是随机游走的扩散极限,也是随机分析的基本对象——处处连续、几乎处处不可微的矛盾体。
轨迹 1 轨迹 2 连续却处处粗糙:放大任何一段仍是同等程度的锯齿
布朗轨迹:连续、无导数、自相似的粗糙

02核心要点

01

构造与存在

随机游走的 Donsker 极限给出存在性:步长 ∼1/n\sim 1/\sqrt{n}、步频 ∼n\sim n 的分段线性折线弱收敛到 WW;维纳 1923 年以测度论严格构造。

02

不可微与变差

路径几乎处处不可微(HH 阶 1/21/2 赫尔德);但二次变差 ∑(Wti+1−Wti)2→t\sum(W_{t_{i+1}}-W_{t_i})^2\to t——「(dW)2=dt(dW)^2=dt」的严格化,伊藤积分的地基。

03

马尔可夫与强马氏

WW 是马尔可夫过程且满足强马尔可夫性(停时后重新开始);反射原理由此导出首达时分布与最大值的律。

03关键公式

Wt−Ws∼N(0,t−s),⟨W⟩t=lim⁡∑(ΔW)2=tW_t-W_s\sim N(0,t-s),\quad \langle W\rangle_t=\lim\sum(\Delta W)^2=t

04历史沿革

布朗 1827 年观察花粉微粒运动;巴舍利耶 1900 年首建数学模型研究期权;爱因斯坦 1905 年给出扩散理论;维纳 1923 年严格构造。

05应用与延伸

金融的 Black-Scholes 模型、物理的扩散与朗之万方程、信号处理的噪声模型、机器学习随机梯度下降的扩散近似。

06交互演示

布朗运动:独立正态增量W(t+dt) − W(t) ~ N(0, dt):连续但处处不可微

07相关概念