【随机过程】柯尔莫哥洛夫微分方程总结
柯尔莫哥洛夫微分方程:用“水流扩散”理解概率演化
1. 核心思想
柯尔莫哥洛夫微分方程(Kolmogorov Equations)是描述**连续时间马尔可夫过程(CTMC)**中概率分布随时间演化的工具。
- 前向方程(Fokker-Planck方程):描述“当前概率如何流向未来”。
- 后向方程:描述“未来状态如何依赖初始条件”。
类比:
想象一杯水中滴入墨水,墨水分子随机扩散:
- 前向视角:已知当前墨水的分布,预测未来的扩散形状。
- 后向视角:已知最终扩散范围,反推初始墨水的位置。
2. 数学背景:连续时间马尔可夫链
- 状态空间:系统可能处于的状态集合(如{健康, 生病})。
- 转移速率:状态间的瞬时转移概率速率,由生成元矩阵Q表示。
- 例如,Q矩阵中的元素 q i j q_{ij} qij 表示从状态 i i i到 j j j的转移速率( i ≠ j i \neq j i=j)。
- 对角线元素 q i i = − ∑ j ≠ i q i j q_{ii} = -\sum_{j \neq i} q_{ij} qii=−∑j=iqij,保证每行和为0。
3. 柯尔莫哥洛夫前向方程
目标:给定当前时刻 t t t的概率分布 P ( t ) P(t) P(t),求未来时刻的概率分布 P ( t + Δ t ) P(t+\Delta t) P(t+Δt)。
方程形式:
d P ( t ) d t = P ( t ) ⋅ Q \frac{dP(t)}{dt} = P(t) \cdot Q dtdP(t)=P(t)⋅Q
解释:
- 左边:概率分布随时间的变化率。
- 右边:当前概率分布 P ( t ) P(t) P(t)与生成元矩阵 Q Q Q的乘积,表示状态间的概率流动。
直观理解: - 每个状态 i i i的概率变化由“流入”和“流出”的速率决定。
- 例如:
- 健康状态的概率减少(流出),生病的概率增加(流入)。
4. 柯尔莫哥洛夫后向方程
目标:给定未来时刻 t t t的条件概率 P ( t ∣ s ) P(t \mid s) P(t∣s)( s < t s < t s<t),求其如何依赖初始时刻 s s s。
方程形式:
d P ( t ∣ s ) d s = − Q ⋅ P ( t ∣ s ) \frac{dP(t \mid s)}{ds} = -Q \cdot P(t \mid s) dsdP(t∣s)=−Q⋅P(t∣s)
解释:
- 左边:条件概率随初始时间 s s s的变化率。
- 右边:生成元矩阵 Q Q Q与条件概率的乘积,表示初始条件的反向影响。
直观理解: - 初始时刻的状态选择,会影响未来概率的演化路径。
- 例如:
- 若初始时健康概率高,未来生病的概率演化会不同。
5. 一个简单例子:生灭过程
场景:某细菌种群数量随时间变化,状态为当前数量 n n n。
- 生成元矩阵Q:
- q n , n + 1 = λ n q_{n, n+1} = \lambda_n qn,n+1=λn(出生率);
- q n , n − 1 = μ n q_{n, n-1} = \mu_n qn,n−1=μn(死亡率);
- q n , n = − ( λ n + μ n ) q_{n,n} = -(\lambda_n + \mu_n) qn,n=−(λn+μn)。
前向方程应用:
d P n ( t ) d t = λ n − 1 P n − 1 ( t ) + μ n + 1 P n + 1 ( t ) − ( λ n + μ n ) P n ( t ) \frac{dP_n(t)}{dt} = \lambda_{n-1} P_{n-1}(t) + \mu_{n+1} P_{n+1}(t) - (\lambda_n + \mu_n) P_n(t) dtdPn(t)=λn−1Pn−1(t)+μn+1Pn+1(t)−(λn+μn)Pn(t)
解释:
- 第 n n n个状态的概率变化 = 从 n − 1 n-1 n−1出生流入 + 从 n + 1 n+1 n+1死亡流入 - 自身流出。
6. 实际应用场景
- 物理学:布朗运动的扩散方程。
- 金融学:期权定价中的随机波动率模型。
- 生物学:基因表达水平的随机演化。
- 排队论:服务系统中顾客到达和离开的动态。
7. 核心公式总结
方程类型 | 公式 | 物理意义 |
---|---|---|
前向方程 | d P ( t ) d t = P ( t ) Q \frac{dP(t)}{dt} = P(t) Q dtdP(t)=P(t)Q | 当前状态决定未来概率流 |
后向方程 | d P ( t ∣ s ) d s = − Q P ( t ∣ s ) \frac{dP(t \mid s)}{ds} = -Q P(t \mid s) dsdP(t∣s)=−QP(t∣s) | 初始条件影响未来演化路径 |
8. 总结
- 柯尔莫哥洛夫方程是连续时间马尔可夫过程的“动力学方程”,通过生成元矩阵 Q Q Q量化概率流动。
- 前向方程:预测未来,常用于实际模拟(如天气预报)。
- 后向方程:反推初始,用于优化控制(如机器人路径规划)。
- 核心价值:将随机过程的复杂性转化为微分方程的可计算形式。
一句话记住:
“前向看未来,后向溯源头,Q矩阵驱动概率流!”
更多例子详解:柯尔莫哥洛夫方程的应用
例1:电话呼叫中心模型(前向方程)
场景:呼叫中心在时间段 [ 0 , t ] [0, t] [0,t] 内接到的电话数 N ( t ) N(t) N(t) 是一个泊松过程,但考虑接线员处理电话的速率有限。
状态:当前等待处理的电话数 n n n(状态空间为 n = 0 , 1 , 2 , … n = 0, 1, 2, \dots n=0,1,2,…)。
转移速率:
- 呼入速率: λ \lambda λ(单位时间新来电数);
- 处理速率:每个通话处理速率为 μ \mu μ,若有 n n n 个通话在处理,则总处理速率为 n μ n \mu nμ。
生成元矩阵 Q Q Q:
q n , n + 1 = λ ( 来电增加 ) , q n , n − 1 = n μ ( 处理完成减少 ) , q n , n = − ( λ + n μ ) . q_{n, n+1} = \lambda \quad (\text{来电增加}),\quad q_{n, n-1} = n \mu \quad (\text{处理完成减少}),\quad q_{n,n} = -(\lambda + n \mu). qn,n+1=λ(来电增加),qn,n−1=nμ(处理完成减少),qn,n=−(λ+nμ).
前向方程:
d P n ( t ) d t = λ P n − 1 ( t ) + ( n + 1 ) μ P n + 1 ( t ) − ( λ + n μ ) P n ( t ) . \frac{dP_n(t)}{dt} = \lambda P_{n-1}(t) + (n+1)\mu P_{n+1}(t) - (\lambda + n\mu) P_n(t). dtdPn(t)=λPn−1(t)+(n+1)μPn+1(t)−(λ+nμ)Pn(t).
解释:
- 第一项:从 n − 1 n-1 n−1 状态新增一个来电的概率流;
- 第二项:从 n + 1 n+1 n+1 状态完成一个通话的概率流;
- 第三项:从 n n n 状态流出(新来电或处理完成)。
应用:预测未来时刻的排队长度,优化接线员数量。
例2:传染病传播模型(后向方程)
场景:某社区有 N N N 人,初始有 k k k 人感染,疾病传播速率为 β \beta β,康复速率为 γ \gamma γ。
目标:计算在时间 t t t 时,初始感染者对最终感染规模的影响。
状态:当前感染人数 n n n。
转移速率:
- 感染: q n , n + 1 = β n ( N − n ) q_{n, n+1} = \beta n (N - n) qn,n+1=βn(N−n)(健康者被感染);
- 康复: q n , n − 1 = γ n q_{n, n-1} = \gamma n qn,n−1=γn(感染者康复)。
后向方程:
定义 P i j ( t ) P_{ij}(t) Pij(t) 为从状态 i i i 到 j j j 的概率,后向方程为:
d P i j ( t ) d t = ∑ k ≠ i q i k [ P k j ( t ) − P i j ( t ) ] . \frac{dP_{ij}(t)}{dt} = \sum_{k \neq i} q_{ik} \left[ P_{kj}(t) - P_{ij}(t) \right]. dtdPij(t)=k=i∑qik[Pkj(t)−Pij(t)].
应用:
- 若已知最终感染人数 j j j,反推初始感染人数 i i i 的可能性;
- 评估防控措施(如降低 β \beta β)对传播的影响。
例3:股票价格跳跃扩散模型(前向方程)
场景:股票价格 S ( t ) S(t) S(t) 服从跳跃扩散过程,包含连续波动(布朗运动)和随机跳跃(泊松过程)。
状态:价格对数 X ( t ) = ln S ( t ) X(t) = \ln S(t) X(t)=lnS(t)。
生成元:
- 扩散项:波动率 σ \sigma σ,漂移率 μ \mu μ;
- 跳跃项:跳跃强度 λ \lambda λ,跳跃幅度服从正态分布 N ( μ J , σ J 2 ) N(\mu_J, \sigma_J^2) N(μJ,σJ2)。
前向方程(Fokker-Planck方程):
∂ p ( x , t ) ∂ t = − μ ∂ p ∂ x + σ 2 2 ∂ 2 p ∂ x 2 + λ ∫ − ∞ ∞ [ p ( x − y , t ) − p ( x , t ) ] f J ( y ) d y , \frac{\partial p(x, t)}{\partial t} = -\mu \frac{\partial p}{\partial x} + \frac{\sigma^2}{2} \frac{\partial^2 p}{\partial x^2} + \lambda \int_{-\infty}^{\infty} \left[ p(x - y, t) - p(x, t) \right] f_J(y) dy, ∂t∂p(x,t)=−μ∂x∂p+2σ2∂x2∂2p+λ∫−∞∞[p(x−y,t)−p(x,t)]fJ(y)dy,
其中 f J ( y ) f_J(y) fJ(y) 是跳跃幅度的概率密度。
解释:
- 前两项描述连续扩散;
- 最后一项描述跳跃事件的概率流。
应用:期权定价、风险管理。
例4:设备故障维修系统(后向方程)
场景:一台设备有两种状态:正常(状态0)和故障(状态1),故障率 λ \lambda λ,修复率 μ \mu μ。
目标:计算设备在时间 t t t 前发生故障的概率,假设初始状态为正常。
生成元矩阵 Q Q Q:
Q = ( − λ λ μ − μ ) . Q = \begin{pmatrix} -\lambda & \lambda \\ \mu & -\mu \end{pmatrix}. Q=(−λμλ−μ).
后向方程:
设 P 01 ( t ) P_{01}(t) P01(t) 为从正常到故障的概率,方程为:
d P 01 ( t ) d t = λ [ 1 − P 01 ( t ) ] − μ P 01 ( t ) . \frac{dP_{01}(t)}{dt} = \lambda \left[ 1 - P_{01}(t) \right] - \mu P_{01}(t). dtdP01(t)=λ[1−P01(t)]−μP01(t).
解:
P 01 ( t ) = λ λ + μ ( 1 − e − ( λ + μ ) t ) . P_{01}(t) = \frac{\lambda}{\lambda + \mu} \left( 1 - e^{-(\lambda + \mu)t} \right). P01(t)=λ+μλ(1−e−(λ+μ)t).
应用:评估设备可靠性,优化维修策略。
对比总结
例子 | 方程类型 | 核心思想 | 应用领域 |
---|---|---|---|
电话呼叫中心 | 前向方程 | 预测未来排队长度 | 运营优化 |
传染病传播 | 后向方程 | 反推初始感染影响 | 流行病学 |
股票价格模型 | 前向方程 | 描述价格分布的扩散与跳跃 | 金融工程 |
设备故障维修 | 后向方程 | 计算故障概率依赖初始状态 | 可靠性工程 |
核心结论
- 前向方程:
- 关注点:从当前状态预测未来概率分布。
- 典型场景:排队系统、金融市场、化学反应动力学。
- 后向方程:
- 关注点:从未来结果反推初始条件或路径依赖。
- 典型场景:传染病溯源、设备寿命分析、最优控制问题。
关键技巧:
- 前向方程直接对概率分布建模,适合正向模拟;
- 后向方程通过条件概率关联初始状态,适合逆向推理。
一句话理解:
“前向方程是望远镜,预测未来的概率云;后向方程是显微镜,追溯初始的因果链。”
柯尔莫哥洛夫微分方程的严格定义与矩阵形式的对应关系
课本中的定义与矩阵形式的柯尔莫哥洛夫方程本质一致,但视角不同。以下是详细对比与解释:
1. 课本中的定义
(1) 柯尔莫哥洛夫向后方程
p i j ′ ( t ) = − q i ⋅ p i j ( t ) + ∑ k ≠ i q i k ⋅ p k j ( t ) p_{ij}'(t) = -q_i \cdot p_{ij}(t) + \sum_{k \neq i} q_{ik} \cdot p_{kj}(t) pij′(t)=−qi⋅pij(t)+k=i∑qik⋅pkj(t)
- 变量含义:
-$p_{ij}(t) :从状态 :从状态 :从状态i 出发,在时间 出发,在时间 出发,在时间t 后处于状态 后处于状态 后处于状态j 的概率。 − 的概率。 - 的概率。−q_i = \sum_{k \neq i} q_{ik} :状态 :状态 :状态i 的总转出速率。 − 的总转出速率。 - 的总转出速率。−q_{ik} :从状态 :从状态 :从状态i 到 到 到k$的转移速率。 - 方程意义:
转移概率的变化率由两部分组成:- 流出项:由于状态 i i i以速率 q i q_i qi离开,导致 p i j ( t ) p_{ij}(t) pij(t)的减少(对应 − q i p i j ( t ) -q_i p_{ij}(t) −qipij(t));
- 流入项:其他状态 k k k通过速率 q i k q_{ik} qik转移到 j j j的贡献(对应 ∑ k ≠ i q i k p k j ( t ) \sum_{k \neq i} q_{ik} p_{kj}(t) ∑k=iqikpkj(t))。
(2) 柯尔莫哥洛夫向前方程
p i j ′ ( t ) = ∑ k ≠ j p i k ( t ) ⋅ q k j − p i j ( t ) ⋅ q j p_{ij}'(t) = \sum_{k \neq j} p_{ik}(t) \cdot q_{kj} - p_{ij}(t) \cdot q_j pij′(t)=k=j∑pik(t)⋅qkj−pij(t)⋅qj
- 变量含义:
-$q_j = \sum_{k \neq j} q_{jk} :状态 :状态 :状态j 的总转出速率。 − 的总转出速率。 - 的总转出速率。−q_{kj} :从状态 :从状态 :从状态k 到 到 到j$的转移速率。 - 方程意义:
转移概率的变化率同样由两部分组成:- 流入项:其他状态 k k k以速率 q k j q_{kj} qkj转移到 j j j的贡献(对应 ∑ k ≠ j p i k ( t ) q k j \sum_{k \neq j} p_{ik}(t) q_{kj} ∑k=jpik(t)qkj);
- 流出项:状态 j j j以速率 q j q_j qj离开,导致 p i j ( t ) p_{ij}(t) pij(t)的减少(对应 − p i j ( t ) q j -p_{ij}(t) q_j −pij(t)qj)。
2. 矩阵形式的柯尔莫哥洛夫方程
定义概率分布行向量$\mathbf{P}(t) = [P_1(t), P_2(t), \dots] ,其中 ,其中 ,其中P_j(t) 表示时刻 表示时刻 表示时刻t 处于状态 处于状态 处于状态j 的概率。生成元矩阵 的概率。生成元矩阵 的概率。生成元矩阵Q$满足:
- 对角线元素$Q_{ii} = -q_i $;
- 非对角线元素$Q_{ij} = q_{ij} ( ( ( i \neq j $)。
(1) 前向方程(Forward Equation)
d P ( t ) d t = P ( t ) ⋅ Q \frac{d\mathbf{P}(t)}{dt} = \mathbf{P}(t) \cdot Q dtdP(t)=P(t)⋅Q
- 对应课本方程:对每个状态$j $,展开矩阵乘法后得到:
d P j ( t ) d t = ∑ k P k ( t ) Q k j = ∑ k ≠ j P k ( t ) q k j − P j ( t ) q j , \frac{dP_j(t)}{dt} = \sum_{k} P_k(t) Q_{kj} = \sum_{k \neq j} P_k(t) q_{kj} - P_j(t) q_j, dtdPj(t)=k∑Pk(t)Qkj=k=j∑Pk(t)qkj−Pj(t)qj,
与课本的向前方程完全一致。
(2) 后向方程(Backward Equation)
d P ( t ) d t = Q ⋅ P ( t ) \frac{d\mathbf{P}(t)}{dt} = Q \cdot \mathbf{P}(t) dtdP(t)=Q⋅P(t)
- 对应课本方程:对每个状态$i $,展开矩阵乘法后得到:
d P i j ( t ) d t = ∑ k Q i k P k j ( t ) = − q i P i j ( t ) + ∑ k ≠ i q i k P k j ( t ) , \frac{dP_{ij}(t)}{dt} = \sum_{k} Q_{ik} P_{kj}(t) = -q_i P_{ij}(t) + \sum_{k \neq i} q_{ik} P_{kj}(t), dtdPij(t)=k∑QikPkj(t)=−qiPij(t)+k=i∑qikPkj(t),
与课本的向后方程完全一致。
3. 两种形式的等价性
- 课本方程:从单个转移概率 p i j ( t ) p_{ij}(t) pij(t)的微分方程出发,描述微观状态转移。
- 矩阵形式:从概率分布向量 P ( t ) \mathbf{P}(t) P(t)的演化出发,描述宏观概率流动。
- 核心关系:
- 前向方程是行向量与生成元矩阵的右乘;
- 后向方程是生成元矩阵与列向量的左乘。
4. 应用场景对比
方程类型 | 适用场景 | 例子 |
---|---|---|
前向方程 | 已知当前分布,预测未来概率 | 预测未来时刻的排队长度、种群数量演化 |
后向方程 | 已知最终结果,反推初始条件 | 计算设备故障的初始影响、传染病溯源 |
5. 生灭过程的两种方程对比
以生灭过程为例,状态 i i i表示个体数,转移速率$q_{i,i+1} = \lambda_i , , , q_{i,i-1} = \mu_i $。
- 前向方程(矩阵形式):
d P j ( t ) d t = λ j − 1 P j − 1 ( t ) + μ j + 1 P j + 1 ( t ) − ( λ j + μ j ) P j ( t ) . \frac{dP_j(t)}{dt} = \lambda_{j-1} P_{j-1}(t) + \mu_{j+1} P_{j+1}(t) - (\lambda_j + \mu_j) P_j(t). dtdPj(t)=λj−1Pj−1(t)+μj+1Pj+1(t)−(λj+μj)Pj(t). - 后向方程(课本形式):
d p i j ( t ) d t = − ( λ i + μ i ) p i j ( t ) + λ i p i + 1 , j ( t ) + μ i p i − 1 , j ( t ) . \frac{dp_{ij}(t)}{dt} = -(\lambda_i + \mu_i) p_{ij}(t) + \lambda_i p_{i+1,j}(t) + \mu_i p_{i-1,j}(t). dtdpij(t)=−(λi+μi)pij(t)+λipi+1,j(t)+μipi−1,j(t).
两者描述同一过程,只是视角不同:前向方程关注整体分布演化,后向方程关注单个转移路径。
总结
- 课本定义与矩阵形式本质一致,只是表达方式不同:
- 课本定义从单个转移概率 p i j ( t ) p_{ij}(t) pij(t)出发,适合理论推导;
- 矩阵形式从概率分布向量出发,适合实际计算和编程实现。
- 前向方程和后向方程分别对应“预测未来”和“追溯源头”的需求。
- 符号一致性:
- 生成元矩阵 Q Q Q的非对角线元素 q i j q_{ij} qij对应课本的转移速率;
- 矩阵方程通过乘法规则将微观转移速率汇总为宏观概率流。
一句话理解:
课本方程是“微观视角的微分方程”,矩阵形式是“宏观视角的动力学法则”,两者殊途同归。
切普曼-柯尔莫哥洛夫方程(Chapman-Kolmogorov 方程)详解
1. 基本定义
切普曼-柯尔莫哥洛夫方程(Chapman-Kolmogorov Equation)是马尔可夫过程中的核心方程,用于描述多步转移概率之间的关系。它表明,从状态 i i i 到状态 j j j 的 n + m n+m n+m 步转移概率,可以通过中间状态 k k k 的 n n n 步和 m m m 步转移概率的乘积之和来计算。
数学形式:
对于离散时间马尔可夫链(DTMC):
P i j ( n + m ) = ∑ k P i k ( n ) P k j ( m ) , P_{ij}^{(n+m)} = \sum_{k} P_{ik}^{(n)} P_{kj}^{(m)}, Pij(n+m)=k∑Pik(n)Pkj(m),
对于连续时间马尔可夫链(CTMC):
P i j ( t + s ) = ∑ k P i k ( t ) P k j ( s ) . P_{ij}(t + s) = \sum_{k} P_{ik}(t) P_{kj}(s). Pij(t+s)=k∑Pik(t)Pkj(s).
2. 直观解释
-
物理意义:
若系统从状态 i i i 出发,经过时间(或步数) t + s t + s t+s 到达状态 j j j,则所有可能的路径可以分解为:- 先经过时间 t t t 到达某个中间状态 k k k;
- 再从 k k k 经过时间 s s s 到达状态 j j j。
方程将所有中间路径的概率求和,得到总体的转移概率。
-
类比:
类似于计算从北京到上海的旅行时间,可以分解为“北京→南京”和“南京→上海”两段路程的时间组合。
3. 应用场景
-
离散时间马尔可夫链(DTMC):
- 计算多步转移概率矩阵。例如,若已知一步转移矩阵 P P P,则 n n n 步转移矩阵为 P n P^n Pn。
- 验证状态间的可达性和周期性。
-
连续时间马尔可夫链(CTMC):
- 结合生成元矩阵 Q Q Q,推导柯尔莫哥洛夫前向/后向方程。
- 计算时间 t t t 后的状态分布 P ( t ) P(t) P(t)。
4. 与柯尔莫哥洛夫微分方程的关系
- Chapman-Kolmogorov 方程是马尔可夫过程的基本公理,适用于离散和连续时间。
- 柯尔莫哥洛夫微分方程(前向/后向方程)是 Chapman-Kolmogorov 方程在连续时间下的微分形式,通过取极限 s → 0 s \to 0 s→0 或 t → 0 t \to 0 t→0 推导而来。
推导示意(连续时间):
假设 s → 0 s \to 0 s→0,展开 P i j ( t + s ) P_{ij}(t + s) Pij(t+s) 并利用生成元矩阵 Q Q Q,可导出柯尔莫哥洛夫前向方程:
d P ( t ) d t = P ( t ) ⋅ Q . \frac{dP(t)}{dt} = P(t) \cdot Q. dtdP(t)=P(t)⋅Q.
5. 经典例子
场景:天气预报模型,状态为 {晴, 雨},转移概率矩阵为:
P = ( 0.7 0.3 0.4 0.6 ) . P = \begin{pmatrix} 0.7 & 0.3 \\ 0.4 & 0.6 \end{pmatrix}. P=(0.70.40.30.6).
计算两天后的转移概率 P ( 2 ) P^{(2)} P(2):
P ( 2 ) = P ⋅ P = ( 0.7 ⋅ 0.7 + 0.3 ⋅ 0.4 0.7 ⋅ 0.3 + 0.3 ⋅ 0.6 0.4 ⋅ 0.7 + 0.6 ⋅ 0.4 0.4 ⋅ 0.3 + 0.6 ⋅ 0.6 ) = ( 0.61 0.39 0.52 0.48 ) . P^{(2)} = P \cdot P = \begin{pmatrix} 0.7 \cdot 0.7 + 0.3 \cdot 0.4 & 0.7 \cdot 0.3 + 0.3 \cdot 0.6 \\ 0.4 \cdot 0.7 + 0.6 \cdot 0.4 & 0.4 \cdot 0.3 + 0.6 \cdot 0.6 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 0.61 & 0.39 \\ 0.52 & 0.48 \end{pmatrix}. P(2)=P⋅P=(0.7⋅0.7+0.3⋅0.40.4⋅0.7+0.6⋅0.40.7⋅0.3+0.3⋅0.60.4⋅0.3+0.6⋅0.6)=(0.610.520.390.48).
这直接应用了 Chapman-Kolmogorov 方程。
6. 重要性质
- 马尔可夫性的体现:方程依赖无记忆性,未来仅与当前状态相关。
- 矩阵乘法的一致性:离散时间下,转移概率矩阵的幂运算满足方程。
- 概率守恒:方程确保所有路径的概率之和为 1。
总结
- Chapman-Kolmogorov 方程是马尔可夫过程的基石,通过分解多步转移路径,将复杂问题简化为单步转移的组合。
- 核心公式:
P i j ( n + m ) = ∑ k P i k ( n ) P k j ( m ) (离散时间) P_{ij}^{(n+m)} = \sum_{k} P_{ik}^{(n)} P_{kj}^{(m)} \quad \text{(离散时间)} Pij(n+m)=k∑Pik(n)Pkj(m)(离散时间)
P i j ( t + s ) = ∑ k P i k ( t ) P k j ( s ) (连续时间) P_{ij}(t + s) = \sum_{k} P_{ik}(t) P_{kj}(s) \quad \text{(连续时间)} Pij(t+s)=k∑Pik(t)Pkj(s)(连续时间) - 应用领域:排队论、统计物理、金融模型、生物信息学等。
一句话记住:
“多步转移,路径分解;概率守恒,马尔可夫之魂。”
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我们有一个长度为 M 的数组,现在我们想从中找出 最小的 N 个元素。例如: int a[10] {12, 3, 5, 7, 19, 0, 8, 2, 4, 10};从中找出 最小的 4 个元素。 正确方法:使用大小为 N 的「大顶堆」 原因分析: 我们想保留最小的 4 个元素…...
【AI工具】2025年主流自动化技术(供参考)
背景 前面完成了AutoIT的自动化操作的尝试,有惊喜有惊吓,就是能进行自动化控制,但是有点“笨”,于是就想找找同类好用的技术,有了这篇自动化技术比较分析的文档,资料参考了AI总结的内容。 autoit的使用&am…...
1.微服务拆分与通信模式
目录 一、微服务拆分原则与策略 业务驱动拆分方法论 • DDD(领域驱动设计)中的限界上下文划分 • 业务功能正交性评估(高内聚、低耦合) 技术架构拆分策略 • 数据层拆分(垂直分库 vs 水平分表) • 服务粒…...
【Java面试笔记:基础】4.强引用、软引用、弱引用、幻象引用有什么区别?
1. 引用类型及其特点 强引用(Strong Reference): 定义:最常见的引用类型,通过new关键字直接创建。回收条件:只要强引用存在,对象不会被GC回收。示例:Object obj = new Object(); // 强引用特点: 强引用是导致内存泄漏的常见原因(如未及时置为null)。手动断开引用:…...
使用Python+OpenCV将多级嵌套文件夹下的视频文件抽帧为JPG图片
使用PythonOpenCV将多级嵌套文件夹下的视频文件抽帧为JPG图片 import os import cv2 import time# 存放视频文件的多层嵌套文件夹路径 videoPath D:\\videos\\ # 保存抽帧的图片的文件夹路径 savePath D:\\images\\if not os.path.exists(savePath):os.mkdir(savePath) vide…...
基于STM32的室内环境监测系统
目录 一、前言 二、项目功能说明 三、主要元器件 四、接线说明 五、原理图与PCB 六、手机APP 七、完整资料 一、前言 项目成品图片: 哔哩哔哩视频链接: 咸鱼商品链接: 基于STM32的室内环境监测系统商品链接 二、项目功能说明 基础功…...
乐迪电玩发卡查分与控制面板模块逻辑解析
本篇为《美乐迪电玩全套系统搭建》系列的第四篇,聚焦后台功能模块中的发卡与查分系统。针对运营侧常见需求(如玩家状态查验、补卡操作、积分调整等),本篇将完整剖析其 PHP 端实现逻辑、数据结构及权限管理机制。 一、模块结构与入…...
Spring 事务实现原理,Spring 的 ACID是如何实现的?如果让你用 JDBC 实现事务怎么实现?
Spring 事务实现原理 Spring 的事务管理基于 AOP(面向切面编程) 和 代理模式,通过以下核心组件实现: 事务管理器(PlatformTransactionManager) Spring 提供了统一的事务抽象接口(如 DataSource…...
网络原理 - 4(TCP - 1)
目录 TCP 协议 TCP 协议段格式 可靠传输 几个 TCP 协议中的机制 1. 确认应答 2. 超时重传 完! TCP 协议 TCP 全称为 “传输控制协议”(Transmission Control Protocol),要对数据的传输进行一个详细的控制。 TCP 协议段格…...
SVT-AV1编码器中的模块
一 模块列表 1 svt_input_cmd_creator 2 svt_input_buffer_header_creator 3 svt_input_y8b_creator 4 svt_output_buffer_header_creator 5 svt_output_recon_buffer_header_creator 6 svt_aom_resource_coordination_result_creator 7 svt_aom_picture_analysis_result_creat…...
金融数据分析(Python)个人学习笔记(12):网络爬虫
一、导入模块和函数 from bs4 import BeautifulSoup from urllib.request import urlopen import re from urllib.error import HTTPError from time import timebs4:用于解析HTML和XML文档的Python库。 BeautifulSoup:方便地从网页内容中提取和处理数据…...
子网划分的学习
定长子网划分(Fixed-length Subnetting) 也叫做固定长度子网划分,是指在一个IP网络中,把网络划分成若干个大小相等的子网,每个子网的子网掩码长度是一样的。 一、定长子网划分的背景 在早期的IP地址分配中࿰…...
Spark2 之 memorypool
cpp/core/memory/ArrowMemoryPool.cc cpp/core/memory/MemoryAllocator.cc VeloxMemoryManager cpp/velox/memory/VeloxMemoryManager.cc VeloxMemoryManager::VeloxMemoryManager(const std::string& kind, std::unique_ptr<AllocationListe...
短视频+直播商城系统源码全解析:音视频流、商品组件逻辑剖析
时下,无论是依托私域流量运营的品牌方,还是追求用户粘性与转化率的内容创作者,搭建一套完整的短视频直播商城系统源码,已成为提升用户体验、增加商业变现能力的关键。本文将围绕三大核心模块——音视频流技术架构、商品组件设计、…...
IO流详解
IO流 用于读写数据的(可以读写文件,或网络中的数据) 概述 I指 Input,称为输入流:负责从磁盘或网络上将数据读到内存中去 O指Output,称为输出流,负责写数据出去到网络或磁盘上 因此ÿ…...
linux下使用wireshark捕捉snmp报文
1、安装wireshark并解决wireshark权限不足问题 解决linux普通用户使用Wireshark的权限不足问题_麒麟系统中wireshark 运行显示权限不够-CSDN博客 2、Linux下安装并配置SNMP软件包 (deepseek给出的解答,目前会产生request包,但是会连接不上&a…...
ClickHouse 设计与细节
1. 引言 ClickHouse 是一款备受欢迎的开源列式在线分析处理 (OLAP) 数据库管理系统,专为在海量数据集上实现高性能实时分析而设计,并具备极高的数据摄取速率 1。其在各种行业中得到了广泛应用,包括众多知名企业,例如超过半数的财…...
Spring Boot 启动生命周期详解
Spring Boot 启动生命周期详解 1. 启动阶段划分 Spring Boot 启动过程分为 4个核心阶段,每个阶段涉及不同的核心类和执行逻辑: 阶段 1:预初始化(Pre-initialization) 目标:准备启动器和环境配置关键类&am…...
使用Java对接StockTV全球金融数据API。马来西亚金融数据API
以下是一篇关于如何使用Java对接StockTV API的教程博客,基于您提供的接口文档编写: 使用Java对接StockTV全球金融数据API 一、API简介 StockTV提供覆盖全球40交易所的实时金融市场数据,包括: 股票:印度、美股、A股等…...
逐位逼近法计算对数的小数部分
逐位逼近法(Bit-by-Bit Approximation)是一种通过 迭代和位操作 高效计算数学函数(如对数、平方根等)的方法。它特别适用于 不支持浮点运算的环境(如区块链智能合约),因为所有计算均通过 整数乘…...
SpringbootWeb开发(注解和依赖配置)
Lombok 工具 Spring Web web开发相关依赖 MyBatis Framework MyBatis驱动 MySQL Driver MySql驱动包 Restful 风格 Slf4j 记录日志对象 RequestMapping(value “/depts”, method RequestMethod.GET) //指定请求方式为GET method 指定请求方式 GetMapping 限定请求方式为Get…...
【AI News | 20250422】每日AI进展
AI Repos 1、no-ocr 不需要复杂文本提取的 AI 文档处理工具,只需上传 PDF 文件,即可快速搜索或询问关于多个文档集合中的内容,无需依赖传统 OCR 技术,大大提升文档分析效率。创建和管理 PDF/文档集合,按"案例&qu…...
110. 平衡二叉树
目录 一、问题描述 二、解题思路 三、代码 四、复杂度分析 一、问题描述 给定一个二叉树,判断它是否是 平衡二叉树 二、解题思路 ✅ 平衡二叉树的定义 一棵二叉树是平衡的,满足以下两个条件: 左子树是平衡二叉树; 右子树…...
yarn的介绍与操作,yarn和npm的选择
🧶 一、Yarn 是什么? Yarn 是由 Facebook(Meta)开发的 JavaScript 包管理工具,用于替代 npm,解决它在早期版本中存在的一些问题。 ✅ Yarn 的优势(v1.x): ὎…...
人工智能赋能医疗影像诊断:开启精准医疗新时代
在当今数字化、智能化飞速发展的时代,人工智能(AI)技术正逐渐渗透到各个行业,其中医疗领域更是成为了 AI 技术大展身手的重要舞台,而医疗影像诊断作为医疗行业中的关键环节,正因 AI 的赋能而发生着深刻变革…...
【汽车ECU电控数据管理篇】S19文件格式解析篇章
一、S19格式是啥 在电控文件管理的初期阶段,我首次接触到的是 A2L 和 HEX 文件。其中,A2L 文件主要承担着描述性功能,它详细地描述了各种参数和配置等相关信息。而 HEX 文件则是一种刷写文件,其内部明确记录了具体的地址以及对应的…...
快速定位达梦缓存的执行计划并清理
开发告诉你一个sql慢,你想看看缓存中执行计划时,怎么精准快速定位? 可能一般人通过文本内容模糊搜索 select cache_item, substr(sqlstr,1,60)stmt from v$cachepln where sqlstr like %YOUR SQL STRING%; 搜出来的内容比较多,研…...
Windows 同步-Windows 单向链表和互锁链表
Windows 单向链表(SList)同步机制详解 核心概念 SList(Singly-Linked List)是一种基于非阻塞算法实现的线程安全链表结构,具有以下特性: 原子性操作:所有插入/删除操作均通过硬件级原…...
Trent硬件工程师培训完整135讲
课程大小:44.2G 课程下载:https://download.csdn.net/download/m0_66047725/90616401 更多资源下载:关注我 ├──135讲配套资料 | ├──4620afc.pdf 707.58kb | ├──4620fa_chs.pdf 880.23kb | ├──4630fa.pdf 695.36kb | ├─…...
[PTA]2025 CCCC-GPLT天梯赛 胖达的山头
来源:L2-055 胖达的山头-Pintia题意:给定 n n n 个事件的起始和终止时刻(以hh:mm:ss给出),求最多并行事件数。关键词:差分(签到,模板题)题解:将所有时刻转换为秒,当某事件开始1,结束则-1。按时…...
CSS 记载
CSS优先级 是通过一个权重值来决定的,这个权重值由以下几个部分组成: 内联样式:直接写在HTML元素的style属性中,权重最高。ID选择器:权重值为100。类选择器、属性选择器和伪类:权重值为10。元素选择器和伪…...
ESP32音频识别(FFT)实测调整(ESP-IDF 5.4)
#ifndef YC_AUDIO_H #define YC_AUDIO_H // I2S配置(根据硬件调整) #define I2S_CHANNEL I2S_NUM_0 #define I2S_BCK_PIN 42 #define I2S_WS_PIN 41 #define I2S_DATA_PIN 2 /*======= 系统配置 =======*/ #define FFT_SIZE 4096 // …...
解决找不到字体的问题
PlayerView在创建的时候回生成一个PlayerControlView,PlayerControlView构造方法中会用到字体。这个字体在某些机型上找不到。导致应用崩溃。报错信息大概是这样的 Binary XML file line #14: Error inflating class androidx.media3.ui.PlayerView androidx.media…...
交易所开发:构建高效数字交易枢纽
数字资产交易所在全球数字经济浪潮中已成为价值流通的核心枢纽。本文基于2025年最新技术标准和行业实践,从微秒级撮合引擎到跨链互操作性,从AI增强型风控到合规化路径,系统解析高效数字交易枢纽的构建方法论。 一、技术架构设计:…...
极狐GitLab 项目功能和权限解读
极狐GitLab 是 GitLab 在中国的发行版,关于中文参考文档和资料有: 极狐GitLab 中文文档极狐GitLab 中文论坛极狐GitLab 官网 项目功能和权限 (FREE ALL) 配置项目功能和权限 要配置项目的功能和权限: 1.在左侧边栏中,选择 搜…...
pdf多文件合并
【第三方工具】点我传送:https://www.ilovepdf.com/ 【java功能实现】 导入jar包 <!-- https://mvnrepository.com/artifact/com.itextpdf/itextpdf --><dependency><groupId>com.itextpdf</groupId><artifactId>itextpdf</artif…...
AI日报 - 2025年4月23日
🌟 今日概览(60秒速览) ▎🤖 AGI突破 | Sam Altman称指向AGI的系统初现端倪,强调安全标准紧迫性;DeepMind CEO预测AI 5-10年内具备科学猜想能力。 AGI定义及测试标准引关注 (Dario Amodei),AI安全与非扩散方法成讨论焦…...
【RAG】一篇文章介绍多模态RAG(MRAG)
一、引言 研究背景与动机:随着大语言模型(LLMs)的广泛应用,其在处理复杂任务时暴露出如产生幻觉、算术能力不足和缺乏可解释性等问题。多模态学习的兴起为解决这些问题提供了新方向,通过融合图像、文本、音频等多种模…...
学习笔记:黑马程序员JavaWeb开发教程(2025.3.25)
11.3 案例-文件上传-本地存储 文件名后缀解决,找到文件最后一个点的位置,截取点及其后面的字符,得到扩展名。代码实现,找到最后一个点的位置,使用方法originalFilename.lastIndexOf(“.”),括号里面是指…...
启动当前文件夹下所有快捷方式批处理bat文件
新建文本文件写入下列代码 echo off chcp 65001 >nul setlocal enabledelayedexpansionfor %%F in (*.lnk) do (echo 正在运行:%%Fstart "" "%%F" )echo 所有快捷方式已启动。 exit 将文件重命名为 start.bat 双击运行...
蓝桥杯算法实战分享:C/C++ 题型解析与实战技巧
蓝桥杯全国软件和信息技术专业人才大赛,作为国内知名的算法竞赛之一,吸引了众多编程爱好者参与。在蓝桥杯的赛场上,C/C 因其高效性和灵活性,成为了众多选手的首选语言。本文将结合蓝桥杯的赛制特点、常见题型以及实战案例…...
IDEA下载kotlin-compiler-embeddable特别慢
问题: 在创建IDEA插件项目时发现 下载kotlin-compiler-embeddable特别慢,然后等待几十分钟然后失败 可以先用控制台显示正在下载的链接,下载好 jar包: https://repo.maven.apache.org/maven2/org/jetbrains/kotlin/kotlin-compi…...
武装Burp Suite工具:HaE 分析辅助类_插件.【高亮标记和信息提取利器】
武装 Burp Suite 插件:HaE 分析辅助类. HaE 分析辅助类是一款基于正则表达式的高效数据提取与标记工具,常用于安全测试、日志分析等场景,通过预定义规则快速定位敏感信息(如API密钥、URL参数),提升…...
使用Nacos 打造微服务配置中心
一、背景介绍 Nacos 作为服务注册中心的使用方式,同时 Nacos 还可以作为服务配置中心,用于集中式维护各个业务微服务的配置资源。 作为服务配置中心的交互流程图如下。 这样设计的目的,有一个明显的好处就是:有利于对各个微服务…...