spContent=作为"概率论"的进阶课程, "随机过程"一般围绕着面对复杂随机现象时如何建立随机模型,如何综合利用数学理论与方法探究模型的性质以及如何揭示及运用随机现象的客观规律等问题展开。课程所介绍的理论与方法已被广泛地应用于自然科学与社会科学的各个领域。本慕课教程注重基础,强调应用,内容丰富。通过课程学习,同学们可以更好地理解随机过程中的主要概念和理论,掌握随机过程中基本的计算方法和技巧,提高分析和解决复杂随机问题的能力。
本课程是华东师范大学统计学专业的专业必修课,也适合金融工程、信息与计算、应用数学及相关专业同学选修。
作为"概率论"的进阶课程, "随机过程"一般围绕着面对复杂随机现象时如何建立随机模型,如何综合利用数学理论与方法探究模型的性质以及如何揭示及运用随机现象的客观规律等问题展开。课程所介绍的理论与方法已被广泛地应用于自然科学与社会科学的各个领域。本慕课教程注重基础,强调应用,内容丰富。通过课程学习,同学们可以更好地理解随机过程中的主要概念和理论,掌握随机过程中基本的计算方法和技巧,提高分析和解决复杂随机问题的能力。
本课程是华东师范大学统计学专业的专业必修课,也适合金融工程、信息与计算、应用数学及相关专业同学选修。
—— 课程团队
课程概述
作为《概率论》的进阶课程, 《随机过程》一般围绕面对复杂随机现象时如何建立随机模型,如何综合利用数学理论与方法探究模型的性质以及如何揭示及运用随机现象的客观规律等问题展开。
本慕课教程作为《随机过程》的入门课程,在内容上深入浅出,强调基础,突出应用。内容包括概率论有关知识的补充,随机过程的基本概念,以及随机游动,泊松过程,离散时间马尔可夫链,布朗运动,更新过程,离散时间鞅等典型随机模型。前四个模型是课程考查的重点。课程对更新过程、离散时间鞅等内容也配备了详细的讲解和充足的练习、检测等材料,供感兴趣的同学学习与参考。
通过本课程的学习,同学们可以了解随机过程的主要研究对象和应用背景,理解随机过程中的主要概念和理论,掌握随机过程中基本的计算方法和技巧,熟练掌握常见随机过程的概念、性质和应用,提高分析和解决复杂随机问题的能力。
本课程是华东师范大学统计学专业的专业必修课,也适合应用数学、金融工程、信息与计算等专业学生选修, 其它理工科或管理学专业已修读完成高等数学,线性代数及概率论与数理统计的同学也可修读。
授课目标
通过本课程的学习,理解随机过程中的主要概念和理论,掌握随机过程中基本的计算方法和技巧,掌握常见随机过程模型的概念、性质和理论,并能熟练运用常见随机过程模型解决一些实际问题。
课程大纲
预备知识
课时目标:内容包括复习与回顾初等概率论课程内容,完善条件数学期望、条件概率与条件方差相关内容,夯实几乎处处收敛,依概率收敛和依概率收敛的相关理论,补充拉普拉斯变换,概率母函数等刻画分布的重要工具以及全期望公式和单调收敛定理等关键知识点。通过这些具体内容使学生逐步了解并掌握随机过程学习与研究中的基本工具和方法。
1.1 随机变量及其分布
1.2 条件数学期望
1.3 特征函数
1.4 收敛性与极限定理
简单随机模型
课时目标:内容包括随机过程的概念与分布刻画,停时的简单刻画,随机游动模型及相关原理,泊松过程的刻画与条件分布,以及泊松过程的简单推广。通过这些内容使学生掌握随机过程模型的数学含义,初步了解各种特殊模型的性质与建模方法,掌握随机游动与泊松过程两类简单随机模型的基本性质,并能用它们解决一些简单实际问题,进一步体会到用随机思维解决复杂问题的优势与重、难点。
2.1 随机过程概述
2.2 直线上随机游动
2.3 泊松过程
离散时间马尔可夫链
课时目标:理解并掌握马氏性(条件独立性)与马氏链的定义,理解马氏链模型的特点,掌握转移概率矩阵并能熟练使用C-K方程, 能熟练运用互通类与不可约性,周期性与非周期性,非常返,零常返与正常返等概念区分各种马氏链的状态并由此理解马氏链的动态变化。掌握上述状态的判别方法与性质,掌握首次回访时间分布与均值的求法并能用它解决一些应用问题,并以此为抓手进一步了解停时在随机过程研究中的作用与意义,了解马氏链的遍历性质,掌握转移概率的极限与平稳分布,马氏链的遍历性定理。能熟练应用平稳分布解决一些应用问题。
3.1 马氏链与转移概率矩阵
3.2 状态分类
3.3 首访概率与时间
3.4 正常返与平稳分布
3.5 遍历性定理及其应用
马尔科夫链应用模型
课时目标:理解并掌握可逆分布与可逆马氏链,隐马氏链及评估、解码问题,分支过程及灭绝问题等, 并通过这些模型进一步理解利用马氏理论解决实际问题的方法与技巧。
4.1 可逆马氏链及其应用
4.2 隐马氏链及其应用
4.3 分支过程及其应用
更新过程
课时目标:要求掌握更新过程的定义,能熟练利用更新技巧建立更新方程,并能利用更新定理给出更新方程的解,了解更新过程的三个重要统计量:年龄,剩余寿命和总寿命,掌握更新过程包括大数定律,中心极限定理以及更新极限定理在内的理论结果,并能熟练利用这些结果解决一些实际问题,掌握更新报酬过程、可终止更新过程的极限理论,并通过它们在保险精算等领域的应用了解利用更新过程解决实际问题的建模与分析过程。
5.1 更新过程与更新方程
5.2 更新极限定理
5.3 更新过程的一些推广
布朗运动
课时目标:要求掌握布朗运动的定义、性质,能熟练利用多元正态分布或独立增量性质计算布朗运动的边际分布与条件分布,掌握布朗运动的反射原理,熟练掌握布朗运动极值与首达时的统计刻画,并能使用。了解几何布朗运动和Black-Scholes期权定价的原理,掌握期权定价公式,了解布朗桥以及Brown运动的积分。
6.1 布朗运动及其分布
6.2 反射原理与极值分布
6.3 几何布朗运动及其应用
6.4 高斯过程与积分布朗运动
离散时间鞅
课时目标:要求掌握鞅的基本概念和简单性质,掌握鞅在一些简单情形下的停时定理,并能初步运用。了解鞅的一些基本不等式和简单极限定理。
7.1 鞅与停时
7.2 鞅的停时定理
7.3 鞅的不等式与收敛定理
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预备知识
《数学分析》,《高等代数》与《概率论》(或《高等数学》,《线性代数》,《概率论与数理统计》).
证书要求
为积极响应国家低碳环保政策, 2021年秋季学期开始,中国大学MOOC平台将取消纸质版的认证证书,仅提供电子版的认证证书服务,证书申请方式和流程不变。
电子版认证证书支持查询验证,可通过扫描证书上的二维码进行有效性查询,或者访问 https://www.icourse163.org/verify,通过证书编号进行查询。学生可在“个人中心-证书-查看证书”页面自行下载、打印电子版认证证书。
完成课程教学内容学习和考核,成绩达到课程考核标准的学生(每门课程的考核标准不同,详见课程内的评分标准),具备申请认证证书资格,可在证书申请开放期间(以申请页面显示的时间为准),完成在线付费申请。
认证证书申请注意事项:
1. 根据国家相关法律法规要求,认证证书申请时要求进行实名认证,请保证所提交的实名认证信息真实完整有效。
2. 完成实名认证并支付后,系统将自动生成并发送电子版认证证书。电子版认证证书生成后不支持退费。
参考资料
教材:李育强、姚强 《应用随机过程》 高等教育出版社 2021
参考书目
[1] 《应用随机过程——概率模型导论(第10版)》,Sheldon M. Ross著(龚光鲁译), 北京:人民邮电出版社,2011。
[2] 《A First Course in Stochastic Processes》, Samuel Karlin, Howard Taylor, New York: Academic Press, 1975。
[3] 《随机过程基础》 Richard Durrett著 (张景肖 李贞贞译), 机械工业出版社,2014。
常见问题
Q : 课程配套教材是什么?
A : 李育强 姚强,应用随机过程,高等教育出版社, 2021, ISBN:978-7-034-056182-1.
Q : 单元测验和作业时需要注意什么?
A : (1)平台不接受诸如1/2, 2/3....等分数的输入, 可输入小数(通常会指定有效位数).
(2)测验与作业需要在指定截至日期前提交,截至日期前重复提交的,以最后一次提交为准.
Q : 本课程是如何计算成绩的?
A : 请仔细阅读评分规则.
Q : 如何联系授课老师?
A : (1)课程相关问题可至讨论区相应版块发帖. (2)其他疑问请联系yqli@stat.ecnu.edu.cn