4.2。二维随机微分方程在本节中,我们考虑二维随机微分方程,我们需要测试使用Milstein方案的收敛性。我们将选择实现的sd方法<米米l:math display="block" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M118">
(16)米米l:米text>米ml:mtd>
d米米l:米我><米米l:msub>
X米米l:米我>米米l:mrow>
1米米l:米n>
t米米l:米我>米米l:mrow>
=米米l:米o><米米l:米年代ub>
X米米l:米我>米米l:mrow>
2米米l:米n>
t米米l:米我>米米l:mrow>
d米米l:米我><米米l:msub>
W米米l:米我>米米l:mrow>
1米米l:米n>
t米米l:米我>米米l:mrow>
+米米l:米o><米米l:米fenced separators="|">
X米米l:米我>米米l:mrow>
1米米l:米n>
t米米l:米我>米米l:mrow>
+米米l:米o><米米l:米i>
t米米l:米我>米米l:mrow>
d米米l:米我><米米l:msub>
W米米l:米我>米米l:mrow>
2米米l:米n>
t米米l:米我>米米l:mrow>
,米米l:米o>米米l:mtd>
d米米l:米我><米米l:msub>
X米米l:米我>米米l:mrow>
2米米l:米n>
t米米l:米我>米米l:mrow>
=米米l:米o><米米l:米年代up>
e米米l:米我>米米l:mrow>
- - - - - -米米l:米o><米米l:米年代ubsup>
X米米l:米我>米米l:mrow>
2米米l:米n>
2米米l:米n>
t米米l:米我>米米l:mrow>
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W米米l:米我>米米l:mrow>
1米米l:米n>
t米米l:米我>米米l:mrow>
+米米l:米o><米米l:米fenced separators="|">
X米米l:米我>米米l:mrow>
1米米l:米n>
t米米l:米我>米米l:mrow>
- - - - - -米米l:米o><米米l:米年代ub>
X米米l:米我>米米l:mrow>
2米米l:米n>
t米米l:米我>米米l:mrow>
d米米l:米我><米米l:msub>
W米米l:米我>米米l:mrow>
2米米l:米n>
t米米l:米我>米米l:mrow>
,米米l:米o>米米l:mtd>
f米米l:米我><米米l:mi mathvariant="normal">
o米米l:米我><米米l:mi mathvariant="normal">
r米米l:米我><米米l:mo>
0米米l:米n>
≤米米l:米o><米米l:米i>
t米米l:米我><米米l:mo>
≤米米l:米o><米米l:米n mathvariant="normal">
1米米l:米n>
,米米l:米o><米米l:米o>
w米米l:米我><米米l:mi mathvariant="normal">
我米米l:米我><米米l:mi mathvariant="normal">
t米米l:米我><米米l:mi mathvariant="normal">
h米米l:米我><米米l:mo>
X米米l:米我>米米l:mrow>
1米米l:米n>
0米米l:米n>
=米米l:米o><米米l:米n mathvariant="normal">
2米米l:米n>
,米米l:米o><米米l:米o>
X米米l:米我>米米l:mrow>
2米米l:米n>
0米米l:米n>
=米米l:米o><米米l:米n mathvariant="normal">
0米米l:米n>
,米米l:米o>米米l:mtd>
在哪里<我nline-formula>
W米米l:米我>米米l:mrow>
1米米l:米n>
和<我nline-formula>
W米米l:米我>米米l:mrow>
2米米l:米n>
是独立的标准布朗运动。
二维sd (
16),我们可以简单地实现欧拉方法仅生成一些正常的分布。现在,我们需要应用Milstein方法(
16)和显示这些方法的最终解决方案之间的融合。我们需要找到一个近似为二维SDE Milstein方案。
年代d(
16),我们有Milstein方案<米米l:math display="block" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M121">
(17)米米l:米text>米ml:mtd>
x米米l:米我>米米l:mrow>
我米米l:米我>米米l:mrow>
j米米l:米我><米米l:mo>
+米米l:米o><米米l:米n mathvariant="normal">
1米米l:米n>
=米米l:米o><米米l:米年代ubsup>
x米米l:米我>米米l:mrow>
我米米l:米我>米米l:mrow>
j米米l:米我>米米l:mrow>
+米米l:米o><米米l:米row>
∑米米l:米o>米米l:mstyle>
k米米l:米我><米米l:mo>
=米米l:米o><米米l:米n mathvariant="normal">
1米米l:米n>
2米米l:米n>
b米米l:米我>米米l:mrow>
我米米l:米我><米米l:mi>
k米米l:米我>米米l:mrow>
x米米l:米我>米米l:mrow>
j米米l:米我>米米l:mrow>
Δ米米l:米我><米米l:msubsup>
W米米l:米我>米米l:mrow>
k米米l:米我>米米l:mrow>
j米米l:米我>米米l:mrow>
+米米l:米o><米米l:米row>
∑米米l:米o>米米l:mstyle>
k米米l:米我><米米l:mo>
=米米l:米o><米米l:米n mathvariant="normal">
1米米l:米n>
2米米l:米n>
ρ米米l:米我>米米l:mrow>
我米米l:米我><米米l:mi>
k米米l:米我><米米l:mi>
l米米l:米我>米米l:mrow>
x米米l:米我>米米l:mrow>
j米米l:米我>米米l:mrow>
一个米米l:米我>米米l:mrow>
k米米l:米我><米米l:mi>
l米米l:米我>米米l:mrow>
j米米l:米我>米米l:mrow>
。米米l:米o>米米l:mtd>
但这里的主要困难是双随机积分<米米l:math display="block" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M122">
(18)米米l:米text>米ml:mtd>
一个米米l:米我>米米l:mrow>
k米米l:米我><米米l:mi>
l米米l:米我>米米l:mrow>
j米米l:米我>米米l:mrow>
=米米l:米o><米米l:米row>
∫米米l:米o>米米l:mstyle>
j米米l:米我><米米l:mi>
h米米l:米我>米米l:mrow>
j米米l:米我><米米l:mo>
+米米l:米o><米米l:米n mathvariant="normal">
1米米l:米n>
h米米l:米我>米米l:mrow>
W米米l:米我>米米l:mrow>
l米米l:米我>米米l:mrow>
t米米l:米我>米米l:mrow>
- - - - - -米米l:米o><米米l:米年代ub>
W米米l:米我>米米l:mrow>
l米米l:米我>米米l:mrow>
j米米l:米我><米米l:mi>
h米米l:米我>米米l:mrow>
d米米l:米我><米米l:msub>
W米米l:米我>米米l:mrow>
k米米l:米我>米米l:mrow>
t米米l:米我>米米l:mrow>
为<我nline-formula>
k米米l:米我><米米l:mo>
≠米米l:米o><米米l:米i>
l米米l:米我>米米l:math>
不能轻易表达的简单当维纳过程多维随机积分。因此我们将使用傅里叶级数展开的维纳过程代表了二重积分。
在解释傅里叶方法之前让我们先应用Milstein计划(
17)(
16),然后哪些术语解释傅里叶方法将代表。写作Milstein近似之前,我们需要找到导数项<我nline-formula>
ρ米米l:米我>米米l:mrow>
我米米l:米我><米米l:mi>
k米米l:米我><米米l:mi>
l米米l:米我>米米l:mrow>
(米米l:米o><米米l:米i>
x米米l:米我><米米l:mo stretchy="false">
)米米l:米o><米米l:米o>
=米米l:米o><米米l:米row>
∑米米l:米o><米米l:米row>
米米米l:米我>米米l:mrow>
∂米米l:米o><米米l:米年代ub>
b米米l:米我>米米l:mrow>
我米米l:米我><米米l:mi>
k米米l:米我>米米l:mrow>
/米米l:米o><米米l:米row>
∂米米l:米o><米米l:米年代ub>
x米米l:米我>米米l:mrow>
米米米l:米我>米米l:mrow>
b米米l:米我>米米l:mrow>
米米米l:米我><米米l:mi>
l米米l:米我>米米l:mrow>
(米米l:米o><米米l:米i>
x米米l:米我><米米l:mo stretchy="false">
)米米l:米o>米米l:mrow>
sd (
16)。
我们有<米米l:math display="block" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M125">
(19)米米l:米text>米ml:mtd>
ρ米米l:米我>米米l:mrow>
111年米米l:米n>
=米米l:米o><米米l:米年代up>
e米米l:米我>米米l:mrow>
- - - - - -米米l:米o><米米l:米年代ubsup>
X米米l:米我>米米l:mrow>
2米米l:米n>
2米米l:米n>
,米米l:米o>米米l:mtd>
ρ米米l:米我>米米l:mrow>
112年米米l:米n>
=米米l:米o><米米l:米年代ub>
X米米l:米我>米米l:mrow>
1米米l:米n>
- - - - - -米米l:米o><米米l:米年代ub>
X米米l:米我>米米l:mrow>
2米米l:米n>
ρ米米l:米我>米米l:mrow>
121年米米l:米n>
=米米l:米o><米米l:米年代ub>
X米米l:米我>米米l:mrow>
2米米l:米n>
ρ米米l:米我>米米l:mrow>
211年米米l:米n>
=米米l:米o><米米l:米o>
- - - - - -米米l:米o><米米l:米n mathvariant="normal">
2米米l:米n>
e米米l:米我>米米l:mrow>
- - - - - -米米l:米o><米米l:米n mathvariant="normal">
2米米l:米n>
X米米l:米我>米米l:mrow>
2米米l:米n>
2米米l:米n>
ρ米米l:米我>米米l:mrow>
221年米米l:米n>
=米米l:米o><米米l:米年代ub>
X米米l:米我>米米l:mrow>
2米米l:米n>
- - - - - -米米l:米o><米米l:米年代up>
e米米l:米我>米米l:mrow>
- - - - - -米米l:米o><米米l:米年代ubsup>
X米米l:米我>米米l:mrow>
2米米l:米n>
2米米l:米n>
ρ米米l:米我>米米l:mrow>
222年米米l:米n>
=米米l:米o><米米l:米i>
t米米l:米我><米米l:mo>
+米米l:米o><米米l:米年代ub>
X米米l:米我>米米l:mrow>
2米米l:米n>
ρ米米l:米我>米米l:mrow>
122年米米l:米n>
=米米l:米o><米米l:米年代ub>
X米米l:米我>米米l:mrow>
1米米l:米n>
+米米l:米o><米米l:米i>
t米米l:米我>米米l:mtd>
ρ米米l:米我>米米l:mrow>
212年米米l:米n>
=米米l:米o><米米l:米fenced separators="|">
- - - - - -米米l:米o><米米l:米n mathvariant="normal">
2米米l:米n>
X米米l:米我>米米l:mrow>
2米米l:米n>
X米米l:米我>米米l:mrow>
1米米l:米n>
- - - - - -米米l:米o><米米l:米年代ub>
X米米l:米我>米米l:mrow>
2米米l:米n>
e米米l:米我>米米l:mrow>
- - - - - -米米l:米o><米米l:米年代ubsup>
X米米l:米我>米米l:mrow>
2米米l:米n>
2米米l:米n>
。米米l:米o>米米l:mtd>
然后,Milstein近似(
16)是<米米l:math display="block" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M126">
(20)米米l:米text>米ml:mtd>
x米米l:米我>米米l:mrow>
1米米l:米n>
j米米l:米我><米米l:mo>
+米米l:米o><米米l:米n mathvariant="normal">
1米米l:米n>
=米米l:米o><米米l:米年代ubsup>
x米米l:米我>米米l:mrow>
1米米l:米n>
j米米l:米我>米米l:mrow>
+米米l:米o><米米l:米年代ubsup>
x米米l:米我>米米l:mrow>
2米米l:米n>
j米米l:米我>米米l:mrow>
Δ米米l:米我><米米l:msubsup>
W米米l:米我>米米l:mrow>
1米米l:米n>
j米米l:米我>米米l:mrow>
+米米l:米o><米米l:米fenced separators="|">
x米米l:米我>米米l:mrow>
1米米l:米n>
j米米l:米我>米米l:mrow>
+米米l:米o><米米l:米i>
j米米l:米我><米米l:mi>
h米米l:米我>米米l:mrow>
Δ米米l:米我><米米l:msubsup>
W米米l:米我>米米l:mrow>
2米米l:米n>
j米米l:米我>米米l:mrow>
+米米l:米o><米米l:米年代up>
e米米l:米我>米米l:mrow>
- - - - - -米米l:米o><米米l:米年代up>
x米米l:米我>米米l:mrow>
2米米l:米n>
j米米l:米我>米米l:mrow>
2米米l:米n>
一个米米l:米我>米米l:mrow>
11米米l:米n>
+米米l:米o><米米l:米fenced separators="|">
x米米l:米我>米米l:mrow>
1米米l:米n>
j米米l:米我>米米l:mrow>
- - - - - -米米l:米o><米米l:米年代ubsup>
x米米l:米我>米米l:mrow>
2米米l:米n>
j米米l:米我>米米l:mrow>
一个米米l:米我>米米l:mrow>
12米米l:米n>
+米米l:米o><米米l:米年代ubsup>
x米米l:米我>米米l:mrow>
2米米l:米n>
j米米l:米我>米米l:mrow>
一个米米l:米我>米米l:mrow>
21米米l:米n>
+米米l:米o><米米l:米fenced separators="|">
x米米l:米我>米米l:mrow>
1米米l:米n>
j米米l:米我>米米l:mrow>
- - - - - -米米l:米o><米米l:米i>
j米米l:米我><米米l:mi>
h米米l:米我>米米l:mrow>
一个米米l:米我>米米l:mrow>
22米米l:米n>
x米米l:米我>米米l:mrow>
2米米l:米n>
j米米l:米我><米米l:mo>
+米米l:米o><米米l:米n mathvariant="normal">
1米米l:米n>
=米米l:米o><米米l:米年代ubsup>
x米米l:米我>米米l:mrow>
2米米l:米n>
j米米l:米我>米米l:mrow>
+米米l:米o><米米l:米年代up>
e米米l:米我>米米l:mrow>
- - - - - -米米l:米o><米米l:米年代up>
x米米l:米我>米米l:mrow>
2米米l:米n>
j米米l:米我>米米l:mrow>
2米米l:米n>
Δ米米l:米我><米米l:msubsup>
W米米l:米我>米米l:mrow>
1米米l:米n>
j米米l:米我>米米l:mrow>
+米米l:米o><米米l:米fenced separators="|">
x米米l:米我>米米l:mrow>
1米米l:米n>
j米米l:米我>米米l:mrow>
- - - - - -米米l:米o><米米l:米年代ubsup>
x米米l:米我>米米l:mrow>
2米米l:米n>
j米米l:米我>米米l:mrow>
Δ米米l:米我><米米l:msubsup>
W米米l:米我>米米l:mrow>
2米米l:米n>
j米米l:米我>米米l:mrow>
- - - - - -米米l:米o><米米l:米n mathvariant="normal">
2米米l:米n>
x米米l:米我>米米l:mrow>
2米米l:米n>
j米米l:米我>米米l:mrow>
e米米l:米我>米米l:mrow>
- - - - - -米米l:米o><米米l:米n mathvariant="normal">
2米米l:米n>
x米米l:米我>米米l:mrow>
2米米l:米n>
j米米l:米我>米米l:mrow>
2米米l:米n>
一个米米l:米我>米米l:mrow>
11米米l:米n>
+米米l:米o><米米l:米fenced separators="|">
x米米l:米我>米米l:mrow>
2米米l:米n>
j米米l:米我>米米l:mrow>
- - - - - -米米l:米o><米米l:米年代up>
e米米l:米我>米米l:mrow>
- - - - - -米米l:米o><米米l:米年代up>
x米米l:米我>米米l:mrow>
2米米l:米n>
j米米l:米我>米米l:mrow>
2米米l:米n>
一个米米l:米我>米米l:mrow>
21米米l:米n>
+米米l:米o><米米l:米fenced separators="|">
x米米l:米我>米米l:mrow>
2米米l:米n>
j米米l:米我>米米l:mrow>
- - - - - -米米l:米o><米米l:米i>
j米米l:米我><米米l:mi>
h米米l:米我>米米l:mrow>
一个米米l:米我>米米l:mrow>
22米米l:米n>
- - - - - -米米l:米o><米米l:米n mathvariant="normal">
2米米l:米n>
x米米l:米我>米米l:mrow>
2米米l:米n>
j米米l:米我>米米l:mrow>
e米米l:米我>米米l:mrow>
- - - - - -米米l:米o><米米l:米年代up>
x米米l:米我>米米l:mrow>
2米米l:米n>
j米米l:米我>米米l:mrow>
2米米l:米n>
x米米l:米我>米米l:mrow>
1米米l:米n>
j米米l:米我>米米l:mrow>
- - - - - -米米l:米o><米米l:米年代ubsup>
x米米l:米我>米米l:mrow>
2米米l:米n>
j米米l:米我>米米l:mrow>
一个米米l:米我>米米l:mrow>
12米米l:米n>
。米米l:米o>米米l:mtd>
在这个近似我们有双维纳积分<我nline-formula>
一个米米l:米我>米米l:mrow>
11米米l:米n>
,<我nline-formula>
一个米米l:米我>米米l:mrow>
12米米l:米n>
,<我nline-formula>
一个米米l:米我>米米l:mrow>
21米米l:米n>
,<我nline-formula>
一个米米l:米我>米米l:mrow>
22米米l:米n>
。双维纳积分<我nline-formula>
一个米米l:米我>米米l:mrow>
11米米l:米n>
和<我nline-formula>
一个米米l:米我>米米l:mrow>
22米米l:米n>
在(
20.从维纳增量)很容易计算<我nline-formula>
Δ米米l:米我><米米l:msubsup>
W米米l:米我>米米l:mrow>
1米米l:米n>
(米米l:米o><米米l:米i>
j米米l:米我><米米l:mo stretchy="false">
)米米l:米o>米米l:mrow>
和<我nline-formula>
Δ米米l:米我><米米l:msubsup>
W米米l:米我>米米l:mrow>
2米米l:米n>
(米米l:米o><米米l:米i>
j米米l:米我><米米l:mo stretchy="false">
)米米l:米o>米米l:mrow>
分别,所以<米米l:math display="block" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M135">
(21)米米l:米text>米ml:mtd>
一个米米l:米我>米米l:mrow>
11米米l:米n>
=米米l:米o><米米l:米row>
∫米米l:米o>米米l:mstyle>
j米米l:米我><米米l:mi>
h米米l:米我>米米l:mrow>
j米米l:米我><米米l:mo>
+米米l:米o><米米l:米n mathvariant="normal">
1米米l:米n>
h米米l:米我>米米l:mrow>
W米米l:米我>米米l:mrow>
1米米l:米n>
t米米l:米我>米米l:mrow>
- - - - - -米米l:米o><米米l:米年代ub>
W米米l:米我>米米l:mrow>
1米米l:米n>
j米米l:米我><米米l:mi>
h米米l:米我>米米l:mrow>
d米米l:米我><米米l:msub>
W米米l:米我>米米l:mrow>
1米米l:米n>
t米米l:米我>米米l:mrow>
=米米l:米o><米米l:米frac>
1米米l:米n>
2米米l:米n>
Δ米米l:米我><米米l:msubsup>
W米米l:米我>米米l:mrow>
1米米l:米n>
j米米l:米我>米米l:mrow>
2米米l:米n>
- - - - - -米米l:米o><米米l:米i>
h米米l:米我>米米l:mrow>
,米米l:米o>米米l:mtd>
一个米米l:米我>米米l:mrow>
22米米l:米n>
=米米l:米o><米米l:米row>
∫米米l:米o>米米l:mstyle>
j米米l:米我><米米l:mi>
h米米l:米我>米米l:mrow>
j米米l:米我><米米l:mo>
+米米l:米o><米米l:米n mathvariant="normal">
1米米l:米n>
h米米l:米我>米米l:mrow>
W米米l:米我>米米l:mrow>
2米米l:米n>
t米米l:米我>米米l:mrow>
- - - - - -米米l:米o><米米l:米年代ub>
W米米l:米我>米米l:mrow>
2米米l:米n>
j米米l:米我><米米l:mi>
h米米l:米我>米米l:mrow>
d米米l:米我><米米l:msub>
W米米l:米我>米米l:mrow>
2米米l:米n>
t米米l:米我>米米l:mrow>
=米米l:米o><米米l:米frac>
1米米l:米n>
2米米l:米n>
Δ米米l:米我><米米l:msubsup>
W米米l:米我>米米l:mrow>
2米米l:米n>
j米米l:米我>米米l:mrow>
2米米l:米n>
- - - - - -米米l:米o><米米l:米i>
h米米l:米我>米米l:mrow>
。米米l:米o>米米l:mtd>
另一方面,双维纳积分<米米l:math display="block" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M136">
(22)米米l:米text>米ml:mtd>
一个米米l:米我>米米l:mrow>
12米米l:米n>
=米米l:米o><米米l:米row>
∫米米l:米o>米米l:mstyle>
j米米l:米我><米米l:mi>
h米米l:米我>米米l:mrow>
j米米l:米我><米米l:mo>
+米米l:米o><米米l:米n mathvariant="normal">
1米米l:米n>
h米米l:米我>米米l:mrow>
W米米l:米我>米米l:mrow>
2米米l:米n>
t米米l:米我>米米l:mrow>
- - - - - -米米l:米o><米米l:米年代ub>
W米米l:米我>米米l:mrow>
2米米l:米n>
j米米l:米我><米米l:mi>
h米米l:米我>米米l:mrow>
d米米l:米我><米米l:msub>
W米米l:米我>米米l:mrow>
1米米l:米n>
t米米l:米我>米米l:mrow>
,米米l:米o>米米l:mtd>
一个米米l:米我>米米l:mrow>
21米米l:米n>
=米米l:米o><米米l:米row>
∫米米l:米o>米米l:mstyle>
j米米l:米我><米米l:mi>
h米米l:米我>米米l:mrow>
j米米l:米我><米米l:mo>
+米米l:米o><米米l:米n mathvariant="normal">
1米米l:米n>
h米米l:米我>米米l:mrow>
W米米l:米我>米米l:mrow>
1米米l:米n>
t米米l:米我>米米l:mrow>
- - - - - -米米l:米o><米米l:米年代ub>
W米米l:米我>米米l:mrow>
1米米l:米n>
j米米l:米我><米米l:mi>
h米米l:米我>米米l:mrow>
d米米l:米我><米米l:msub>
W米米l:米我>米米l:mrow>
2米米l:米n>
t米米l:米我>米米l:mrow>
无法表达的简单随机积分当维纳过程多维。因此,对于这些积分将使用傅里叶级数展开近似。
现在我们将解释傅里叶方法中描述的想法Kloeden,滚筒(
1,
18]。布朗桥过程<米米l:math display="block" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M137">
(23)米米l:米text>米ml:mtd>
W米米l:米我>米米l:mrow>
k米米l:米我>米米l:mrow>
t米米l:米我>米米l:mrow>
- - - - - -米米l:米o><米米l:米frac>
t米米l:米我>米米l:mrow>
h米米l:米我>米米l:mrow>
W米米l:米我>米米l:mrow>
k米米l:米我>米米l:mrow>
h米米l:米我>米米l:mrow>
f米米l:米我><米米l:mi mathvariant="normal">
o米米l:米我><米米l:mi mathvariant="normal">
r米米l:米我><米米l:mo>
0米米l:米n>
≤米米l:米o><米米l:米i>
t米米l:米我><米米l:mo>
≤米米l:米o><米米l:米i>
h米米l:米我>米米l:mtd>
的傅里叶级数<米米l:math display="block" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M138">
(24)米米l:米text>米ml:mtd>
W米米l:米我>米米l:mrow>
k米米l:米我>米米l:mrow>
t米米l:米我>米米l:mrow>
- - - - - -米米l:米o><米米l:米frac>
t米米l:米我>米米l:mrow>
h米米l:米我>米米l:mrow>
W米米l:米我>米米l:mrow>
k米米l:米我>米米l:mrow>
h米米l:米我>米米l:mrow>
=米米l:米o><米米l:米frac>
1米米l:米n>
2米米l:米n>
一个米米l:米我>米米l:mrow>
k米米l:米我><米米l:mo>
,米米l:米o><米米l:米n mathvariant="normal">
0米米l:米n>
+米米l:米o><米米l:米row>
∑米米l:米o>米米l:mstyle>
r米米l:米我><米米l:mo>
=米米l:米o><米米l:米n mathvariant="normal">
1米米l:米n>
∞米米l:米我>米米l:mrow>
一个米米l:米我>米米l:mrow>
k米米l:米我><米米l:mo>
,米米l:米o><米米l:米i>
r米米l:米我>米米l:mrow>
因为米米l:米我>米米l:mrow>
米米l:米o><米米l:米row>
2米米l:米n>
r米米l:米我><米米l:mi>
t米米l:米我><米米l:mi>
π米米l:米我>米米l:mrow>
h米米l:米我>米米l:mrow>
+米米l:米o><米米l:米年代ub>
b米米l:米我>米米l:mrow>
k米米l:米我><米米l:mo>
,米米l:米o><米米l:米i>
r米米l:米我>米米l:mrow>
罪米米l:米我>米米l:mrow>
米米l:米o><米米l:米row>
2米米l:米n>
r米米l:米我><米米l:mi>
t米米l:米我><米米l:mi>
π米米l:米我>米米l:mrow>
h米米l:米我>米米l:mrow>
,米米l:米o>米米l:mtd>
在哪里<我nline-formula>
k米米l:米我><米米l:mo>
=米米l:米o><米米l:米n mathvariant="normal">
1米米l:米n>
,米米l:米o><米米l:米o>
…米米l:米o><米米l:米o>
,米米l:米o><米米l:米i>
d米米l:米我>米米l:math>
。
这里的系数<我nline-formula>
一个米米l:米我>米米l:mrow>
k米米l:米我><米米l:mo>
,米米l:米o><米米l:米i>
r米米l:米我>米米l:mrow>
和<我nline-formula>
b米米l:米我>米米l:mrow>
k米米l:米我><米米l:mo>
,米米l:米o><米米l:米i>
r米米l:米我>米米l:mrow>
是独立的随机变量<我nline-formula>
N米米l:米我><米米l:mo stretchy="false">
(米米l:米o><米米l:米n mathvariant="normal">
0米米l:米n>
,米米l:米o><米米l:米row>
h米米l:米我>米米l:mrow>
/米米l:米o><米米l:米row>
2米米l:米n>
r米米l:米我>米米l:mrow>
2米米l:米n>
π米米l:米我>米米l:mrow>
2米米l:米n>
)米米l:米o>米米l:math>
分布式和我们可以推导出从傅里叶积分,<米米l:math display="block" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M143">
(25)米米l:米text>米ml:mtd>
一个米米l:米我>米米l:mrow>
k米米l:米我><米米l:mo>
,米米l:米o><米米l:米i>
r米米l:米我>米米l:mrow>
=米米l:米o><米米l:米frac>
2米米l:米n>
h米米l:米我>米米l:mrow>
∫米米l:米o>米米l:mstyle>
0米米l:米n>
h米米l:米我>米米l:mrow>
W米米l:米我>米米l:mrow>
k米米l:米我>米米l:mrow>
年代米米l:米我>米米l:mrow>
- - - - - -米米l:米o><米米l:米frac>
年代米米l:米我>米米l:mrow>
h米米l:米我>米米l:mrow>
W米米l:米我>米米l:mrow>
k米米l:米我>米米l:mrow>
h米米l:米我>米米l:mrow>
因为米米l:米我>米米l:mrow>
米米l:米o><米米l:米row>
2米米l:米n>
r米米l:米我><米米l:mi>
t米米l:米我><米米l:mi>
π米米l:米我>米米l:mrow>
h米米l:米我>米米l:mrow>
d米米l:米我><米米l:mi>
年代米米l:米我>米米l:mrow>
,米米l:米o>米米l:mtd>
b米米l:米我>米米l:mrow>
k米米l:米我><米米l:mo>
,米米l:米o><米米l:米i>
r米米l:米我>米米l:mrow>
=米米l:米o><米米l:米frac>
2米米l:米n>
h米米l:米我>米米l:mrow>
∫米米l:米o>米米l:mstyle>
0米米l:米n>
h米米l:米我>米米l:mrow>
W米米l:米我>米米l:mrow>
k米米l:米我>米米l:mrow>
年代米米l:米我>米米l:mrow>
- - - - - -米米l:米o><米米l:米frac>
年代米米l:米我>米米l:mrow>
h米米l:米我>米米l:mrow>
W米米l:米我>米米l:mrow>
k米米l:米我>米米l:mrow>
h米米l:米我>米米l:mrow>
罪米米l:米我>米米l:mrow>
米米l:米o><米米l:米row>
2米米l:米n>
r米米l:米我><米米l:mi>
t米米l:米我><米米l:mi>
π米米l:米我>米米l:mrow>
h米米l:米我>米米l:mrow>
d米米l:米我><米米l:mi>
年代米米l:米我>米米l:mrow>
。米米l:米o>米米l:mtd>
为每一个<我nline-formula>
k米米l:米我><米米l:mo>
=米米l:米o><米米l:米n mathvariant="normal">
1米米l:米n>
,米米l:米o><米米l:米o>
…米米l:米o><米米l:米o>
,米米l:米o><米米l:米i>
d米米l:米我>米米l:math>
和<我nline-formula>
r米米l:米我><米米l:mo>
=米米l:米o><米米l:米n mathvariant="normal">
1米米l:米n>
,米米l:米o><米米l:米o>
…米米l:米o><米米l:米o>
,米米l:米o><米米l:米i>
p米米l:米我>米米l:math>
,当我们集成(
24的时间间隔内)<我nline-formula>
(米米l:米o><米米l:米n mathvariant="normal">
0米米l:米n>
,米米l:米o><米米l:米i>
h米米l:米我><米米l:mo stretchy="false">
]米米l:米o>米米l:math>
,我们将获得多个Stratonovich积分的近似<米米l:math display="block" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M147">
(26)米米l:米text>米ml:mtd>
J米米l:米我>米米l:mrow>
k米米l:米我>米米l:mrow>
1米米l:米n>
,米米l:米o><米米l:米年代ub>
k米米l:米我>米米l:mrow>
2米米l:米n>
p米米l:米我>米米l:mrow>
=米米l:米o><米米l:米frac>
1米米l:米n>
2米米l:米n>
h米米l:米我><米米l:msub>
ξ米米l:米我>米米l:mrow>
k米米l:米我>米米l:mrow>
1米米l:米n>
ξ米米l:米我>米米l:mrow>
k米米l:米我>米米l:mrow>
2米米l:米n>
- - - - - -米米l:米o><米米l:米frac>
1米米l:米n>
2米米l:米n>
h米米l:米我>米米l:msqrt>
一个米米l:米我>米米l:mrow>
k米米l:米我>米米l:mrow>
2米米l:米n>
,米米l:米o><米米l:米n mathvariant="normal">
0米米l:米n>
ξ米米l:米我>米米l:mrow>
k米米l:米我>米米l:mrow>
1米米l:米n>
- - - - - -米米l:米o><米米l:米年代ub>
一个米米l:米我>米米l:mrow>
k米米l:米我>米米l:mrow>
1米米l:米n>
,米米l:米o><米米l:米n mathvariant="normal">
0米米l:米n>
ξ米米l:米我>米米l:mrow>
k米米l:米我>米米l:mrow>
2米米l:米n>
+米米l:米o><米米l:米i>
h米米l:米我><米米l:msubsup>
一个米米l:米我>米米l:mrow>
k米米l:米我>米米l:mrow>
1米米l:米n>
,米米l:米o><米米l:米年代ub>
k米米l:米我>米米l:mrow>
2米米l:米n>
p米米l:米我>米米l:mrow>
k米米l:米我>米米l:mrow>
1米米l:米n>
,米米l:米o><米米l:米年代ub>
k米米l:米我>米米l:mrow>
2米米l:米n>
=米米l:米o><米米l:米n mathvariant="normal">
1米米l:米n>
,米米l:米o><米米l:米o>
…米米l:米o><米米l:米o>
,米米l:米o><米米l:米i>
d米米l:米我><米米l:mo>
。米米l:米o>米米l:mtd>
在公式(
26),我们有<米米l:math display="block" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M148">
(27)米米l:米text>米ml:mtd>
一个米米l:米我>米米l:mrow>
k米米l:米我>米米l:mrow>
1米米l:米n>
,米米l:米o><米米l:米年代ub>
k米米l:米我>米米l:mrow>
2米米l:米n>
p米米l:米我>米米l:mrow>
=米米l:米o><米米l:米frac>
1米米l:米n>
2米米l:米n>
π米米l:米我>米米l:mrow>
∑米米l:米o>米米l:mstyle>
r米米l:米我><米米l:mo>
=米米l:米o><米米l:米n mathvariant="normal">
1米米l:米n>
p米米l:米我>米米l:mrow>
1米米l:米n>
r米米l:米我>米米l:mrow>
ξ米米l:米我>米米l:mrow>
k米米l:米我>米米l:mrow>
1米米l:米n>
,米米l:米o><米米l:米i>
r米米l:米我>米米l:mrow>
η米米l:米我>米米l:mrow>
k米米l:米我>米米l:mrow>
2米米l:米n>
,米米l:米o><米米l:米i>
r米米l:米我>米米l:mrow>
- - - - - -米米l:米o><米米l:米年代ub>
η米米l:米我>米米l:mrow>
k米米l:米我>米米l:mrow>
1米米l:米n>
,米米l:米o><米米l:米i>
r米米l:米我>米米l:mrow>
ξ米米l:米我>米米l:mrow>
k米米l:米我>米米l:mrow>
2米米l:米n>
,米米l:米o><米米l:米i>
r米米l:米我>米米l:mrow>
;米米l:米o>米米l:mtd>
(28)米米l:米text>米ml:mtd>
一个米米l:米我>米米l:mrow>
k米米l:米我><米米l:mo>
,米米l:米o><米米l:米n mathvariant="normal">
0米米l:米n>
=米米l:米o><米米l:米o>
- - - - - -米米l:米o><米米l:米frac>
1米米l:米n>
π米米l:米我>米米l:mrow>
2米米l:米n>
h米米l:米我>米米l:msqrt>
∑米米l:米o>米米l:mstyle>
r米米l:米我><米米l:mo>
=米米l:米o><米米l:米n mathvariant="normal">
1米米l:米n>
p米米l:米我>米米l:mrow>
1米米l:米n>
r米米l:米我>米米l:mrow>
ξ米米l:米我>米米l:mrow>
k米米l:米我><米米l:mo>
,米米l:米o><米米l:米i>
r米米l:米我>米米l:mrow>
- - - - - -米米l:米o><米米l:米n mathvariant="normal">
2米米l:米n>
h米米l:米我><米米l:msub>
ρ米米l:米我>米米l:mrow>
p米米l:米我>米米l:mrow>
μ米米l:米我>米米l:mrow>
k米米l:米我><米米l:mo>
,米米l:米o><米米l:米i>
p米米l:米我>米米l:mrow>
;米米l:米o><米米l:米i class="cond">
w米米l:米我><米米l:mi mathvariant="normal">
h米米l:米我><米米l:mi mathvariant="normal">
e米米l:米我><米米l:mi mathvariant="normal">
r米米l:米我><米米l:mi mathvariant="normal">
e米米l:米我><米米l:mo>
ρ米米l:米我>米米l:mrow>
p米米l:米我>米米l:mrow>
=米米l:米o><米米l:米frac>
1米米l:米n>
12米米l:米n>
- - - - - -米米l:米o><米米l:米frac>
1米米l:米n>
2米米l:米n>
π米米l:米我>米米l:mrow>
2米米l:米n>
∑米米l:米o>米米l:mstyle>
r米米l:米我><米米l:mo>
=米米l:米o><米米l:米n mathvariant="normal">
1米米l:米n>
p米米l:米我>米米l:mrow>
1米米l:米n>
r米米l:米我>米米l:mrow>
2米米l:米n>
。米米l:米o>米米l:mtd>
此外,<我nline-formula>
ξ米米l:米我>米米l:mrow>
k米米l:米我>米米l:mrow>
,米米l:米o><米米l:米年代ub>
ξ米米l:米我>米米l:mrow>
k米米l:米我><米米l:mo>
,米米l:米o><米米l:米i>
r米米l:米我>米米l:mrow>
,米米l:米o><米米l:米年代ub>
η米米l:米我>米米l:mrow>
k米米l:米我><米米l:mo>
,米米l:米o><米米l:米i>
r米米l:米我>米米l:mrow>
和<我nline-formula>
μ米米l:米我>米米l:mrow>
k米米l:米我><米米l:mo>
,米米l:米o><米米l:米i>
p米米l:米我>米米l:mrow>
是独立标准正态随机变量。
傅里叶级数截断的我们需要秩序的收敛速度<我nline-formula>
h米米l:米我>米米l:mrow>
对全球Milstein方案和我们将使用错误(
26)来表达二重积分<我nline-formula>
一个米米l:米我>米米l:mrow>
k米米l:米我><米米l:mi>
l米米l:米我>米米l:mrow>
(米米l:米o><米米l:米i>
j米米l:米我><米米l:mo stretchy="false">
)米米l:米o>米米l:mrow>
为<我nline-formula>
k米米l:米我><米米l:mo>
≠米米l:米o><米米l:米i>
l米米l:米我>米米l:math>
。为了这个收敛速度,我们需要比较均方误差(MSE)的近似迭代伊藤积分离散化误差的Milstein方案。所述Kloeden和滚筒
1)、推论10.6.5和方程10.6.16我们要求的均方误差有界<我nline-formula>
C米米l:米我><米米l:msup>
h米米l:米我>米米l:mrow>
3米米l:米n>
对于一些积极的常数<我nline-formula>
C米米l:米我>米米l:mrow>
。的算法Kloeden et al。
18]的MSE秩序<我nline-formula>
h米米l:米我>米米l:mrow>
2米米l:米n>
/米米l:米o><米米l:米i>
p米米l:米我>米米l:math>
然后我们获得<我nline-formula>
C米米l:米我><米米l:msup>
h米米l:米我>米米l:mrow>
3米米l:米n>
=米米l:米o><米米l:米row>
h米米l:米我>米米l:mrow>
2米米l:米n>
/米米l:米o><米米l:米row>
p米米l:米我>米米l:mrow>
这给了<我nline-formula>
h米米l:米我><米米l:mo>
=米米l:米o><米米l:米row>
1米米l:米n>
/米米l:米o><米米l:米row>
C米米l:米我><米米l:mi>
p米米l:米我>米米l:mrow>
。因此我们想要截断的条款和数量<我nline-formula>
p米米l:米我>米米l:mrow>
是成正比的<我nline-formula>
h米米l:米我>米米l:mrow>
- - - - - -米米l:米o><米米l:米n mathvariant="normal">
1米米l:米n>
。
我们知道的对称关系,对任何二重积分<我nline-formula>
一个米米l:米我>米米l:mrow>
12米米l:米n>
(米米l:米o><米米l:米i>
j米米l:米我><米米l:mo stretchy="false">
)米米l:米o>米米l:mrow>
+米米l:米o><米米l:米年代ubsup>
一个米米l:米我>米米l:mrow>
21米米l:米n>
(米米l:米o><米米l:米i>
j米米l:米我><米米l:mo stretchy="false">
)米米l:米o>米米l:mrow>
=米米l:米o><米米l:米n mathvariant="normal">
2米米l:米n>
B米米l:米我>米米l:mrow>
12米米l:米n>
(米米l:米o><米米l:米i>
j米米l:米我><米米l:mo stretchy="false">
)米米l:米o>米米l:mrow>
在哪里<我nline-formula>
B米米l:米我>米米l:mrow>
12米米l:米n>
(米米l:米o><米米l:米i>
j米米l:米我><米米l:mo stretchy="false">
)米米l:米o>米米l:mrow>
=米米l:米o><米米l:米fenced separators="|">
1米米l:米n>
/米米l:米o><米米l:米row>
2米米l:米n>
Δ米米l:米我><米米l:msup>
W米米l:米我>米米l:mrow>
1米米l:米n>
(米米l:米o><米米l:米i>
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