内容简介
《极值,正则变差,和点过程》讲述了学习独立同分布随机变量和向量的极值现象的数学背景和随机过程技巧。重在强调极值的三个重要的话题,规则变化函数的解析理论,点过程和随机测度的概率论,度量空间概率测度的若收敛的渐进分布逼近之间的联系。目次:基础;吸引域和规范常数;收敛的质量;记录和极过程;多变量极值。
内页插图
目录
Preface
Preliminaries
Uniform Convergence
Inverses of Monotone Functions
Convergence to Types Theorem and Limit Distributions of Maxima
Regularly Varying Functions of a Real Variable Basics
Deeper Results;Karamata’S Theorem
Extensions of Regular Variation:兀.Variation.F.Variation
Domains ofAttraction and Norming Constants
Domain ofAttraction ofA(x)=exp
Domain ofAttraction
Domain ofAttraction
Von Mises Conditions
Equivalence Classes and Computation of Normalizing Constants
Quality ofConvergence
Moment Convergence
Density Convergence
Large Deviations.
Uniform Rates of Convergence to Extreme Value Laws
Uniform Rates of Convergence
Uniform Rates of Convergence
Point Processes
Fundamentals
Laplace Functionals
Poisson Processes
Definition and Construction
Transformations of Poisson Processes
Vague Convergence
Weak Convergence of Point Processes and Random Measures
Records and Extrema Processes
Structure of Records
Limit Laws for Records
Extremal Processes
Weak Convergence to Extremal Processes Skorohod Spaces
Weak Convergence of Maximal Processes to Extremal
Processes via Weak Convergence of Induced Point Processes
Extreme Value Theory for Moving Averages
Independence of k-Record Processes
Multivariate Extremes
Max.Infinite Divisibility
An Example:The Bivariate Normal
Characterizing Max.id Distributions
Limit Distributions for Multivariate Extremes
Characterizing Max.Stable Distributions
Domains of Attraction;Multivariate Regular Variation
Independence and Dependence
Association
Refe
Inde
精彩书摘
Extreme value theory is an elegant and mathematically fascinating theory aswell as a subject which pervades an enormous variety of applications.Considerthe following circumstances:Air pollution monitoring stations are located at various sites about a city.Government regulations mandate that pollution cOncentratiOns measuredat each site be below certain specified levels.A skyscraper iS to be built near Lake Michigan and thus will be subject towind stresses from several directions.Design strength must be SHfficientto withstand these winds.Similarly.a mechanical component such as anairplane wing must be designed to withstand stresses from several sources.Dams or dikes at locations along a body of Water such as a river or sea mustbe built high enough to exceed the maximum water height.A mining company drills core samples at points of a grid in a given region.Continued drilling will take place in the direction of maximum ore con.centration.Athletic records are frequently broken.A common feature of these situations iS that observatiOnal data has beenor can be collected and the features of the observations ofmost interest dependon largest or smallest values;i…e on the extremes.The data must be modeledand decisions made on the basis of how one believes the extreme values willbehave.This book iS primarily concerned with the behavior of extreme values ofindependent,identically distributed fiidl observations.Within the iid frame.work there are surprising depth,beauty,and applicability.The treatment inthis book iS organized around two themes.The first iS that the central analytictool of extreme value theory is the theory of regularly varying functions,andthe second iS that the central probabilistic tool iS point process theory andin particular the Poisson process.Accordingly we have presented a carefulexposition of those aspects of regular variation and point processes which areessential for a proper understanding of extreme value theory.
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前言/序言
好的,这是一份关于一本名为《极值、正则变差和点过程》的图书的详细简介,内容将聚焦于该领域的核心概念和发展,但不涉及具体书籍内容,力求详实且自然流畅。 --- 图书简介:极值、正则变差和点过程 引言:概率论与统计学的核心疆域 本书聚焦于概率论与统计学中三个相互关联、却又各有侧重的关键领域:极值理论(Extreme Value Theory)、正则变差(Regular Variation)和点过程(Point Processes)。这三个概念构成了描述随机现象中极端事件、长尾行为以及事件序列的理论基石。在现代科学研究中,从金融风险管理到环境科学的极端气候预测,再到通信网络中的拥塞分析,对这些现象的深入理解是至关重要的。本书旨在系统梳理这些理论的数学基础、相互联系以及在实际应用中的重要地位。 第一部分:极值理论——理解罕见事件的统计学 极值理论是概率论的一个重要分支,其核心在于研究随机变量序列的最大值或最小值(或任一顺序统计量)的渐近分布。与传统的中心极限定理关注平均值的收敛性不同,极值理论探讨的是“极端”情况下的行为。 理论基础与收敛性 极值理论的起点是Fisher-Tippett-Gnedenko 定理,该定理指出了除正态分布外的独立同分布(i.i.d.)随机变量的极值所能收敛到的三大类分布:Gumbel、Fréchet 和 Weibull 分布,统称为极值分布(Extreme Value Distributions)。本书将深入探讨这些分布的数学特性,以及如何根据底层随机变量的分布来推断其极值分布的类型。 极值分布的统一与参数化 为了更简洁地描述这些分布,极值理论引入了广义极值分布(Generalized Extreme Value, GEV)框架。GEV 分布通过一个形状参数($xi$)将上述三大类分布统一起来。本书将详细阐述如何利用经验数据拟合 GEV 模型,并解释形状参数 $xi$ 在描述尾部行为中的关键作用:$xi > 0$ 对应于重尾(Fréchet型),$xi < 0$ 对应于轻尾(Weibull型),而 $xi = 0$ 对应于有界尾(Gumbel型)。 极值与依赖性 在许多实际场景中,观测值之间并非完全独立。本书将探讨当数据存在依赖性时(如时间序列中的聚类效应),极值理论如何扩展。这包括对马尔可夫过程、高斯过程或依赖型随机场中极值行为的分析,这对于理解金融市场波动或极端天气事件的持续性至关重要。 第二部分:正则变差——描述长尾行为的代数工具 正则变差是分析函数(特别是概率密度函数或分布函数的尾部行为)的一种强大工具。它本质上是幂函数的推广,用于描述函数在趋于无穷大(或零)时如何以一种“规则的”方式变化。 基础概念与定义 正则变差的核心是Perron-Frobenius定理的推广,专注于函数在无穷远处的渐近行为。本书将严格定义正则变差函数,并介绍其关键的性质,如封闭性、与积分和微分运算的兼容性,以及其与柯西积分公式(Cauchy Functional Equation)的联系。 尾部行为的刻画 正则变差在概率论中扮演了至关重要的角色,特别是在描述重尾分布时。一个分布如果其尾部满足正则变差(或更精确地说是准正则变差),意味着其尾部衰减的速度可以用一个常数幂律来近似。这种描述对于理解柯西、帕累托等重尾分布的特性,以及如何计算其高阶矩是不可或缺的。 正则变差与极值理论的交汇 正则变差是连接极值理论和分布尾部特性的桥梁。事实上,极值理论中的Gumbel、Fréchet和Weibull分布的尾部行为恰好可以被正则变差框架完美地描述。本书将展示如何利用正则变差的工具来推导或验证极值理论中的收敛性定理,特别是当底层分布的尾部具有某种特定正则性时。 第三部分:点过程——建模事件的随机序列 点过程是研究随机事件发生位置和时间的数学模型。它将研究对象从单一的随机变量扩展到随机集合或随机测度,是随机分析中处理离散事件序列的标准框架。 基本概念与类型 本书将从最基础的泊松过程(Poisson Process)开始,这是最简单、也是最常被研究的点过程,用于描述独立且均匀发生的事件。随后,将引入更复杂的模型,如马尔可夫点过程、霍克斯过程(Hawkes Processes,常用于模拟自我激发现象,如地震或金融交易的聚集)以及由特定随机函数驱动的点过程。 平稳性、强度与克拉默-翁德(Cramér-Wold)定理 对于时间和空间上的点过程,我们需要评估其事件发生的密度和聚集性。本书将详细介绍强度函数(Intensity Function)的概念,并探讨平稳性(Stationarity)和遍历性(Ergodicity)的定义及其对点过程统计特性的影响。克拉默-翁德定理的推广在点过程中也至关重要,它帮助我们理解点过程的随机性在何种条件下可以被其平均强度所描述。 极值与点过程的耦合 点过程的极值理论是本书的一个重要交汇点。当研究一个点过程在特定时间段内达到最大密度的时刻,或者考察在某个区域内事件数目的最大值时,极值理论的工具就被引入了。例如,在网络拥塞分析中,某一时刻到达事件的最大聚集成簇性,就涉及点过程的极值分析。此外,点过程也常用于描述极值事件的发生时间,例如,记录一段时间内超过特定阈值的风速事件的序列。 结论:跨领域的洞察 《极值、正则变差和点过程》提供了一个全面的框架,不仅阐述了这三个看似独立的数学工具的精髓,更揭示了它们在现代随机建模中的协同作用。通过对理论的严谨阐述和对关键应用的探讨,本书旨在为研究人员和高级学生提供理解和解决涉及极端随机现象问题的坚实基础。掌握这些工具,意味着能够更精确地量化和预测那些非典型的、高影响力的事件。