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Dynkin's formula

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1185: 2256: 952: 710: 1924: 2390: 1662: 941: 2490: 1180:{\displaystyle Af(x)=\sum _{i}b_{i}(x){\frac {\partial f}{\partial x_{i}}}(x)+{\frac {1}{2}}\sum _{i,j}{\big (}\sigma \sigma ^{\top }{\big )}_{i,j}(x){\frac {\partial ^{2}f}{\partial x_{i}\,\partial x_{j}}}(x).} 539: 1487: 1759: 1929: 2588: 826: 1266: 1306: 389: 596: 286: 257: 175: 2422: 1844: 1792: 1892: 1388: 2731: 1912: 228: 1333: 1228: 783: 349: 2251:{\displaystyle {\begin{aligned}\mathbf {E} ^{a}\left&=f(a)+\mathbf {E} ^{a}\left\\&=|a|^{2}+\mathbf {E} ^{a}\left=|a|^{2}+n\mathbf {E} ^{a}.\end{aligned}}} 1698: 611: 86: 2279: 1864: 1551: 1527: 1507: 1411: 1353: 1208: 753: 733: 567: 326: 306: 195: 146: 126: 106: 83: 2726: 2287: 1559: 834: 2684: 2427: 2706: 401: 603: 44: 1419: 1703: 2498: 788: 1236: 1271: 354: 572: 262: 233: 151: 2398: 1530: 24: 1797: 1915: 1764: 1869: 1366: 2702: 2694: 2680: 2666:. Die Grundlehren der Mathematischen Wissenschaften, Bände 121. New York: Academic Press Inc. 1897: 200: 705:{\displaystyle \mathrm {d} X_{t}=b(X_{t})\,\mathrm {d} t+\sigma (X_{t})\,\mathrm {d} B_{t}.} 599: 1311: 1213: 761: 334: 2672: 1391: 756: 1677: 2264: 1849: 1536: 1512: 1492: 1396: 1338: 1193: 738: 718: 552: 311: 291: 180: 131: 111: 91: 68: 36: 32: 2720: 2659: 2492: 329: 54: 51: 40: 2385:{\displaystyle \mathbf {E} ^{a}\leq {\frac {1}{n}}{\big (}R^{2}-|a|^{2}{\big )}.} 1414: 1231: 20: 1657:{\displaystyle \mathbf {E} ^{a}={\frac {1}{n}}{\big (}R^{2}-|a|^{2}{\big )}.} 936:{\displaystyle Af(x)=\lim _{t\downarrow 0}{\frac {\mathbf {E} ^{x}-f(x)}{t}}} 1668: 2485:{\displaystyle \tau _{K}=\lim _{j\to +\infty }\sigma _{j}<+\infty } 48: 2699:
Stochastic Differential Equations: An Introduction with Applications
785:(twice differentiable with continuous second derivative) functions 1363:
Dynkin's formula can be used to find the expected first exit time
43:. It may be seen as a stochastic generalization of the (second) 2662:; trans. J. Fabius; V. Greenberg; A. Maitra; G. Majone (1965). 534:{\displaystyle \mathbf {E} ^{x}=f(x)+\mathbf {E} ^{x}\left.} 1210:
is a Feller process, Dynkin's formula holds. In fact, if
1482:{\displaystyle K=\{x\in \mathbf {R} ^{n}:\,|x|\leq R\},} 2501: 2430: 2401: 2290: 2267: 1927: 1900: 1872: 1852: 1800: 1767: 1754:{\displaystyle \tau =\sigma _{j}=\min\{j,\tau _{K}\}} 1706: 1680: 1562: 1539: 1515: 1495: 1422: 1399: 1369: 1341: 1314: 1274: 1239: 1216: 1196: 955: 837: 791: 764: 741: 721: 614: 575: 555: 404: 357: 337: 314: 294: 265: 236: 203: 183: 154: 134: 114: 94: 71: 2583:{\displaystyle \mathbf {E} ^{a}=(R^{2}-|a|^{2})/n} 2582: 2484: 2416: 2384: 2273: 2250: 1906: 1886: 1858: 1838: 1786: 1753: 1692: 1656: 1545: 1521: 1501: 1481: 1405: 1382: 1347: 1327: 1300: 1260: 1222: 1202: 1179: 935: 821:{\displaystyle f:\mathbf {R} ^{n}\to \mathbf {R} } 820: 777: 747: 727: 704: 590: 561: 533: 383: 343: 320: 300: 280: 251: 222: 189: 169: 140: 120: 100: 77: 1674:. The strategy is to apply Dynkin's formula with 2445: 1726: 857: 2374: 2334: 1978: 1954: 1646: 1606: 1359:Application: Brownian motion exiting the ball 1355:, without the assumption of compact support. 1091: 1070: 35:of any suitably smooth function applied to a 8: 1748: 1729: 1473: 1429: 2632: 2630: 2572: 2563: 2558: 2549: 2540: 2521: 2508: 2503: 2500: 2467: 2448: 2435: 2429: 2400: 2373: 2372: 2366: 2361: 2352: 2343: 2333: 2332: 2322: 2310: 2297: 2292: 2289: 2266: 2232: 2219: 2214: 2201: 2196: 2187: 2171: 2170: 2159: 2154: 2149: 2134: 2129: 2119: 2114: 2105: 2082: 2081: 2072: 2049: 2041: 2036: 2031: 2016: 2011: 1977: 1976: 1968: 1963: 1953: 1952: 1938: 1933: 1928: 1926: 1899: 1876: 1871: 1851: 1830: 1825: 1816: 1799: 1778: 1766: 1742: 1717: 1705: 1679: 1645: 1644: 1638: 1633: 1624: 1615: 1605: 1604: 1594: 1582: 1569: 1564: 1561: 1538: 1514: 1494: 1462: 1454: 1453: 1444: 1439: 1421: 1398: 1374: 1368: 1340: 1319: 1313: 1275: 1273: 1261:{\displaystyle B\subset \mathbf {R} ^{n}} 1252: 1247: 1238: 1215: 1195: 1156: 1148: 1142: 1124: 1117: 1096: 1090: 1089: 1082: 1069: 1068: 1056: 1042: 1021: 1003: 988: 978: 954: 900: 881: 876: 872: 860: 836: 813: 804: 799: 790: 769: 763: 740: 720: 693: 684: 683: 674: 653: 652: 643: 624: 615: 613: 582: 577: 574: 554: 515: 514: 505: 486: 481: 466: 461: 430: 411: 406: 403: 358: 356: 336: 313: 293: 272: 267: 264: 243: 238: 235: 208: 202: 182: 161: 156: 153: 133: 113: 93: 70: 2615:Øksendal (2003), Definition 7.3.1, p124. 1301:{\displaystyle \mathbf {E} <+\infty } 384:{\displaystyle \mathbf {E} <+\infty } 2732:Theorems regarding stochastic processes 2599: 1866:. The generator of Brownian motion is 1308:, then Dynkin's formula holds for all 2645:Øksendal (2003), Example 7.4.2, p127. 2636:Øksendal (2003), Theorem 7.4.1, p127. 2624:Øksendal (2003), Theorem 7.3.3, p126. 2606:Kallenberg (2021), Lemma 17.21, p383. 7: 2701:(Sixth ed.). Berlin: Springer. 259:denote expectation with respect to 2479: 2458: 2411: 2172: 2083: 2059: 1918:. Therefore, by Dynkin's formula, 1901: 1873: 1295: 1149: 1135: 1121: 1083: 1014: 1006: 685: 654: 616: 516: 378: 14: 2727:Stochastic differential equations 2677:Foundations of Modern Probability 1667:This is shown as follows. Fix an 2504: 2293: 2215: 2130: 2012: 1934: 1565: 1440: 1276: 1248: 877: 814: 800: 604:stochastic differential equation 591:{\displaystyle \mathbf {R} ^{n}} 578: 462: 407: 359: 281:{\displaystyle \mathbf {P} ^{x}} 268: 252:{\displaystyle \mathbf {E} ^{x}} 239: 170:{\displaystyle \mathbf {P} ^{x}} 157: 45:fundamental theorem of calculus 2569: 2559: 2550: 2533: 2527: 2514: 2452: 2405: 2362: 2353: 2316: 2303: 2238: 2225: 2197: 2188: 2115: 2106: 2078: 2065: 2004: 1998: 1826: 1817: 1810: 1804: 1634: 1625: 1588: 1575: 1463: 1455: 1286: 1280: 1171: 1165: 1114: 1108: 1036: 1030: 1000: 994: 968: 962: 924: 918: 909: 906: 893: 887: 864: 850: 844: 810: 680: 667: 649: 636: 511: 498: 454: 448: 439: 436: 423: 417: 369: 363: 16:Theorem in stochastic analysis 1: 2664:Markov processes. Vols. I, II 2417:{\displaystyle j\to +\infty } 2679:(third ed.). Springer. 1839:{\displaystyle f(x)=|x|^{2}} 1761:, and a compactly-supported 1230:is the first exit time of a 755:is defined by its action on 715:The infinitesimal generator 2748: 1787:{\displaystyle f\in C^{2}} 2668:(See Vol. I, p. 133) 1887:{\displaystyle \Delta /2} 1383:{\displaystyle \tau _{K}} 85:be a Feller process with 23:— specifically, in 288:. Then for any function 61:Statement of the theorem 47:. It is named after the 31:is a theorem giving the 1907:{\displaystyle \Delta } 545:Example: Itô diffusions 223:{\displaystyle X_{0}=x} 87:infinitesimal generator 2584: 2486: 2418: 2386: 2275: 2252: 1908: 1888: 1860: 1840: 1788: 1755: 1694: 1658: 1547: 1523: 1503: 1483: 1407: 1384: 1349: 1329: 1302: 1262: 1224: 1204: 1181: 937: 822: 779: 749: 729: 706: 592: 563: 535: 385: 345: 322: 302: 282: 253: 224: 191: 171: 142: 128:in the state-space of 122: 102: 79: 2585: 2487: 2419: 2387: 2276: 2253: 1909: 1889: 1861: 1841: 1789: 1756: 1695: 1659: 1548: 1524: 1504: 1484: 1408: 1385: 1350: 1330: 1328:{\displaystyle C^{2}} 1303: 1263: 1225: 1223:{\displaystyle \tau } 1205: 1182: 938: 823: 780: 778:{\displaystyle C^{2}} 750: 730: 707: 593: 564: 536: 386: 346: 344:{\displaystyle \tau } 323: 303: 283: 254: 225: 192: 172: 143: 123: 103: 80: 2499: 2428: 2399: 2288: 2265: 1925: 1898: 1870: 1850: 1798: 1765: 1704: 1678: 1560: 1537: 1513: 1493: 1420: 1397: 1367: 1339: 1312: 1272: 1237: 1214: 1194: 953: 835: 789: 762: 739: 719: 612: 573: 553: 402: 355: 335: 312: 292: 263: 234: 201: 197:given initial datum 181: 152: 132: 112: 92: 69: 2166: 2048: 1693:{\displaystyle X=B} 757:compactly-supported 491: 25:stochastic analysis 2695:Øksendal, Bernt K. 2580: 2482: 2462: 2414: 2382: 2271: 2248: 2246: 2145: 2027: 1916:Laplacian operator 1904: 1884: 1856: 1836: 1784: 1751: 1690: 1654: 1543: 1519: 1509:starts at a point 1499: 1479: 1403: 1380: 1345: 1325: 1298: 1258: 1220: 1200: 1177: 1067: 983: 946:or, equivalently, 933: 871: 818: 775: 745: 725: 702: 588: 559: 531: 477: 381: 341: 318: 298: 278: 249: 220: 187: 177:denote the law of 167: 138: 118: 98: 75: 2713:(See Section 7.4) 2686:978-3-030-61870-4 2660:Dynkin, Eugene B. 2444: 2424:to conclude that 2330: 2274:{\displaystyle j} 2057: 1859:{\displaystyle K} 1602: 1546:{\displaystyle K} 1522:{\displaystyle a} 1502:{\displaystyle B} 1406:{\displaystyle B} 1348:{\displaystyle f} 1203:{\displaystyle X} 1163: 1052: 1050: 1028: 974: 931: 856: 748:{\displaystyle X} 728:{\displaystyle A} 562:{\displaystyle X} 321:{\displaystyle A} 308:in the domain of 301:{\displaystyle f} 190:{\displaystyle X} 141:{\displaystyle X} 121:{\displaystyle x} 101:{\displaystyle A} 78:{\displaystyle X} 2739: 2712: 2690: 2673:Kallenberg, Olav 2667: 2646: 2643: 2637: 2634: 2625: 2622: 2616: 2613: 2607: 2604: 2589: 2587: 2586: 2581: 2576: 2568: 2567: 2562: 2553: 2545: 2544: 2526: 2525: 2513: 2512: 2507: 2491: 2489: 2488: 2483: 2472: 2471: 2461: 2440: 2439: 2423: 2421: 2420: 2415: 2391: 2389: 2388: 2383: 2378: 2377: 2371: 2370: 2365: 2356: 2348: 2347: 2338: 2337: 2331: 2323: 2315: 2314: 2302: 2301: 2296: 2280: 2278: 2277: 2272: 2257: 2255: 2254: 2249: 2247: 2237: 2236: 2224: 2223: 2218: 2206: 2205: 2200: 2191: 2183: 2179: 2175: 2165: 2164: 2163: 2153: 2139: 2138: 2133: 2124: 2123: 2118: 2109: 2098: 2094: 2090: 2086: 2077: 2076: 2058: 2050: 2047: 2046: 2045: 2035: 2021: 2020: 2015: 1987: 1983: 1982: 1981: 1975: 1974: 1973: 1972: 1958: 1957: 1943: 1942: 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Index

mathematics
stochastic analysis
expected value
Feller process
stopping time
fundamental theorem of calculus
Russian
mathematician
Eugene Dynkin
infinitesimal generator
stopping time
Itô diffusion
stochastic differential equation
compactly-supported
bounded set
Brownian motion
closed ball
interior
integer
Laplacian operator
almost surely


Dynkin, Eugene B.
Kallenberg, Olav
ISBN
978-3-030-61870-4
Øksendal, Bernt K.
ISBN
3-540-04758-1

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