內容簡介
《極值,正則變差,和點過程》講述瞭學習獨立同分布隨機變量和嚮量的極值現象的數學背景和隨機過程技巧。重在強調極值的三個重要的話題,規則變化函數的解析理論,點過程和隨機測度的概率論,度量空間概率測度的若收斂的漸進分布逼近之間的聯係。目次:基礎;吸引域和規範常數;收斂的質量;記錄和極過程;多變量極值。
內頁插圖
目錄
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
精彩書摘
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,這是一份關於一本名為《極值、正則變差和點過程》的圖書的詳細簡介,內容將聚焦於該領域的核心概念和發展,但不涉及具體書籍內容,力求詳實且自然流暢。 --- 圖書簡介:極值、正則變差和點過程 引言:概率論與統計學的核心疆域 本書聚焦於概率論與統計學中三個相互關聯、卻又各有側重的關鍵領域:極值理論(Extreme Value Theory)、正則變差(Regular Variation)和點過程(Point Processes)。這三個概念構成瞭描述隨機現象中極端事件、長尾行為以及事件序列的理論基石。在現代科學研究中,從金融風險管理到環境科學的極端氣候預測,再到通信網絡中的擁塞分析,對這些現象的深入理解是至關重要的。本書旨在係統梳理這些理論的數學基礎、相互聯係以及在實際應用中的重要地位。 第一部分:極值理論——理解罕見事件的統計學 極值理論是概率論的一個重要分支,其核心在於研究隨機變量序列的最大值或最小值(或任一順序統計量)的漸近分布。與傳統的中心極限定理關注平均值的收斂性不同,極值理論探討的是“極端”情況下的行為。 理論基礎與收斂性 極值理論的起點是Fisher-Tippett-Gnedenko 定理,該定理指齣瞭除正態分布外的獨立同分布(i.i.d.)隨機變量的極值所能收斂到的三大類分布:Gumbel、Fréchet 和 Weibull 分布,統稱為極值分布(Extreme Value Distributions)。本書將深入探討這些分布的數學特性,以及如何根據底層隨機變量的分布來推斷其極值分布的類型。 極值分布的統一與參數化 為瞭更簡潔地描述這些分布,極值理論引入瞭廣義極值分布(Generalized Extreme Value, GEV)框架。GEV 分布通過一個形狀參數($xi$)將上述三大類分布統一起來。本書將詳細闡述如何利用經驗數據擬閤 GEV 模型,並解釋形狀參數 $xi$ 在描述尾部行為中的關鍵作用:$xi > 0$ 對應於重尾(Fréchet型),$xi < 0$ 對應於輕尾(Weibull型),而 $xi = 0$ 對應於有界尾(Gumbel型)。 極值與依賴性 在許多實際場景中,觀測值之間並非完全獨立。本書將探討當數據存在依賴性時(如時間序列中的聚類效應),極值理論如何擴展。這包括對馬爾可夫過程、高斯過程或依賴型隨機場中極值行為的分析,這對於理解金融市場波動或極端天氣事件的持續性至關重要。 第二部分:正則變差——描述長尾行為的代數工具 正則變差是分析函數(特彆是概率密度函數或分布函數的尾部行為)的一種強大工具。它本質上是冪函數的推廣,用於描述函數在趨於無窮大(或零)時如何以一種“規則的”方式變化。 基礎概念與定義 正則變差的核心是Perron-Frobenius定理的推廣,專注於函數在無窮遠處的漸近行為。本書將嚴格定義正則變差函數,並介紹其關鍵的性質,如封閉性、與積分和微分運算的兼容性,以及其與柯西積分公式(Cauchy Functional Equation)的聯係。 尾部行為的刻畫 正則變差在概率論中扮演瞭至關重要的角色,特彆是在描述重尾分布時。一個分布如果其尾部滿足正則變差(或更精確地說是準正則變差),意味著其尾部衰減的速度可以用一個常數冪律來近似。這種描述對於理解柯西、帕纍托等重尾分布的特性,以及如何計算其高階矩是不可或缺的。 正則變差與極值理論的交匯 正則變差是連接極值理論和分布尾部特性的橋梁。事實上,極值理論中的Gumbel、Fréchet和Weibull分布的尾部行為恰好可以被正則變差框架完美地描述。本書將展示如何利用正則變差的工具來推導或驗證極值理論中的收斂性定理,特彆是當底層分布的尾部具有某種特定正則性時。 第三部分:點過程——建模事件的隨機序列 點過程是研究隨機事件發生位置和時間的數學模型。它將研究對象從單一的隨機變量擴展到隨機集閤或隨機測度,是隨機分析中處理離散事件序列的標準框架。 基本概念與類型 本書將從最基礎的泊鬆過程(Poisson Process)開始,這是最簡單、也是最常被研究的點過程,用於描述獨立且均勻發生的事件。隨後,將引入更復雜的模型,如馬爾可夫點過程、霍剋斯過程(Hawkes Processes,常用於模擬自我激發現象,如地震或金融交易的聚集)以及由特定隨機函數驅動的點過程。 平穩性、強度與剋拉默-翁德(Cramér-Wold)定理 對於時間和空間上的點過程,我們需要評估其事件發生的密度和聚集性。本書將詳細介紹強度函數(Intensity Function)的概念,並探討平穩性(Stationarity)和遍曆性(Ergodicity)的定義及其對點過程統計特性的影響。剋拉默-翁德定理的推廣在點過程中也至關重要,它幫助我們理解點過程的隨機性在何種條件下可以被其平均強度所描述。 極值與點過程的耦閤 點過程的極值理論是本書的一個重要交匯點。當研究一個點過程在特定時間段內達到最大密度的時刻,或者考察在某個區域內事件數目的最大值時,極值理論的工具就被引入瞭。例如,在網絡擁塞分析中,某一時刻到達事件的最大聚集成簇性,就涉及點過程的極值分析。此外,點過程也常用於描述極值事件的發生時間,例如,記錄一段時間內超過特定閾值的風速事件的序列。 結論:跨領域的洞察 《極值、正則變差和點過程》提供瞭一個全麵的框架,不僅闡述瞭這三個看似獨立的數學工具的精髓,更揭示瞭它們在現代隨機建模中的協同作用。通過對理論的嚴謹闡述和對關鍵應用的探討,本書旨在為研究人員和高級學生提供理解和解決涉及極端隨機現象問題的堅實基礎。掌握這些工具,意味著能夠更精確地量化和預測那些非典型的、高影響力的事件。