关于判断停时有限性的概率等式所涉定理的咨询
我最近在梳理布朗运动停时相关的概率等式时卡壳了,想请教一下下面这个等式背后用到的定理或者核心结论:
$$
P_x[\tau_r < \infty] = \lim_{R\to\infty}P_x[\tau_{r,R}=\tau_r]
$$
背景说明
这个等式是我重构Klenke《Probability Theory》(第3版)定理25.40部分证明时遇到的,相关符号定义如下:
- $\tau_s=\inf{t>0: W_t=s}$:布朗运动$W$首次到达点$s$的停时
- $\tau_{r,R}=\inf{t>0: W_t\notin G_{r,R}}$:布朗运动首次离开区间$G_{r,R}:=(r,R)$的停时
- 布朗运动从$x\in(r,R)$出发,其中$-\infty<r<0<R<\infty$
我的两个思路及疑问
我自己想到了两个可能的方向,但都有没理清的地方:
方向一:单调收敛定理(MCT)
我试着把概率转化为指示函数的期望来分析:
$$
E_x[\mathcal{I}{{\tau_r<\infty}}]=E_x[\mathcal{I}{{\lim_{R\to\infty}\tau_{r,R}=\tau_r}}]=\lim_{R\to\infty}E_x[\mathcal{I}{{\tau{r,R}=\tau_r}}]
$$
但我搞不清楚这里对应的函数序列具体是什么,尤其是不知道怎么处理指示函数,把极限操作从集合里面“提取”出来。另外等式最左边和中间的相等关系,我也不确定该用什么结论来证明。方向二:单调事件序列的概率连续性
我定义事件$A_R:={\tau_{r,R}=\tau_r}$,猜想这是一个递增的事件序列,并且它的极限事件就是$A={\tau_r<\infty}$。如果这个猜想成立,就可以用概率测度对递增事件的连续性:$\lim_{R\to\infty}P_x(A_R)=P_x(\bigcup_{R}A_R)=P_x(A)$。但我现在不知道怎么严格证明$A_R$是递增的,也想确认这个思路本身是否正确。
如果需要补充更多上下文信息,请告诉我,非常感谢大家的帮助!
备注:内容来源于stack exchange,提问作者Enrico

