李鈺靜,馬 麗,2*
(1.海南師范大學 數(shù)學與統(tǒng)計學院,海南 海口 571158;2.海南師范大學 海南省數(shù)學研究中心,海南 ???571158)
設(Ω,F,P)是完備概率空間,(Ft)t≥0是其上滿足通常條件的適應流。P(Rd)是可測空間(Rd,B(Rd))上所有概率測度組成的集合,且賦予弱收斂拓撲??紤]Rd上分布依賴的隨機微分方程(也稱作McKean-Vlasov隨機微分方程):
McKean-Vlasov 隨機微分方程是系數(shù)依賴于分布的隨機微分方程,也被稱為分布依賴的隨機微分方程或者平均場隨機微分方程。該模型首先由Vlasov在文獻[1]中提出,對于粒子間存在“弱相互作用”的多粒子系統(tǒng),粒子間的相互作用可以有效地用平均場來刻畫。文獻[2]提出了用McKean-Vlasov 隨機微分方程來刻畫Boltzmann方程。文獻[3]得到McKean-Vlasov隨機微分方程解的分布剛好是一類Fokker-Planck偏微分方程的廣義解。文獻[4]通過非線性Fokker-Planck 方程廣義解的唯一性得到相應的McKean-Vlasov 隨機微分方程弱解的唯一性。反之,通過研究McKean-Vlasov隨機微分方程解的性質(zhì)可以研究Fokker-Planck偏微分方程的廣義解。本文將研究McKean-Vlasov隨機微分方程(1)弱解的存在性。
關(guān)于McKean-Vlasov 隨機微分方程解的存在唯一性,目前的文獻基本上是在擴散系數(shù)σσT滿足一致橢圓(即非退化)條件下研究的。文獻[3]在擴散系數(shù)一致非退化、有界、H?lder 連續(xù)、飄移系數(shù)可積的條件下,利用Zvonkin變換,通過偏微分方程解的正則性得到了強解和弱解的存在性,再由逐軌道唯一性得到強解和弱解唯一性。文獻[5]考慮了有共同噪聲的分布依賴的隨機微分方程,在系數(shù)有界連續(xù)和初值p階矩存在的條件下得到了弱解的存在唯一性。文獻[6]研究了由α平穩(wěn)過程驅(qū)動的隨機微分方程,當漂移系數(shù)有界可測且關(guān)于測度利普希茨連續(xù)、關(guān)于第一個分量H?lder連續(xù)時,得到了弱解的唯一性,再由逐軌道唯一性得到了強解的存在唯一性。當系數(shù)不依賴于分布時,文獻[7]在隨機微分方程的擴散系數(shù)一致橢圓和H?lder連續(xù)的條件下,利用Zvonkin變換方法,通過偏微分方程解的存在唯一性及最大正則估計,得到隨機微分方程解的存在性,再由逐軌道唯一性得到解唯一性。
當擴散系數(shù)σσT不滿足一致橢圓條件時,目前沒有文獻研究方程(1)解的存在唯一性。當擴散系數(shù)和漂移系數(shù)不依賴于分布時,文獻[8]給出在非一致橢圓條件下,偏微分方程利普希茨弱解的某些正則性仍成立,然后由Prokhorov定理和Skorokhod表示定理得到弱解的存在性。
因此,本文考慮一般情況下偏微分方程解的正則性從而得到McKean-Vlasov隨機微分方程解的存在性。本文對系數(shù)的要求如下:
(H1)擴散系數(shù)退化對每個t,x,μ→σ(t,x,μ)是弱連續(xù)的,對所有t≥0,x,y∈Rd,μ∈P(Rd),存在c0≥1,γ∈(0,1]使得
其中||?||HS表示矩陣希爾伯特-史密特范數(shù)。
漂移系數(shù)b滿足以下兩個條件之一。
(H2)對每個(t,x,μ) →b(t,x,μ)是弱連續(xù),對一些(p,q) ∈J1,κ0> 0,
由文獻[3]知(H3)可以推出(H2)。
下面給出本文的主要結(jié)果。
本文內(nèi)容安排如下:第1節(jié)介紹符號和引理;第2節(jié)介紹二階拋物方程解的正則性;第3節(jié)給出定理1的證明。本文推廣了文獻[3]和[7]的結(jié)果。
則稱隨機過程X滿足Krylov估計的X的集合。
考慮R+×Rd上的二階拋物偏微分方程
定義
由式(11)兩邊同時乘上ζz(x)可得
由ηz(s)的定義和(Ha)條件知ηz(s) ≥ε> 0,并由文獻[12]定理13.3.10得對任意α∈[0,2),存在常數(shù)C=C(α,d,p,c,T,λ) > 0,使得對所有z∈Rd,
因此,由文獻[11]引理4.1和文獻[12]推論13.3.11得,對任意α∈[0,2),存在常數(shù)N> 0,有
證明的方法與文獻[7]定理3.1的類似,詳見附錄。
在證明定理1之前,需要以下引理。
由鏈式法則易得
然后由文獻[14]引理2.7和式(32)得式(27)。
下面給出定理1的證明。
當q
證畢。
定理2.2證明 由標準連續(xù)方法[17]知,只需證明先驗估計式(25)即可。下面將分為三步進行證明。