T-FELLER-EXAMPLES:边界定义域与Lévy生成元
E.1 两个半直线半群确实存在
令Hₜ为实线Gaussian卷积。反射半群对f作偶延拓再卷积并限制回半轴;偶函数经Hₜ仍偶,所以半群关系成立。偶延拓为一致连续有界函数,Gaussian增量趋0给强连续;其在无穷远消失也保留。核正且积分1。
吸收但保留0时,将f−f(0)奇延拓为v,定义Tₜᵃf=f(0)+Hₜv。v连续且一致连续,Hₜ保奇,因此边界值始终f(0),再次奇延拓恰是Hₜv,给半群性。展开积分就是正文的核:y>0的核gₜ(y−x)−gₜ(y+x)非负,余质量2Φ(−x/√t)放在0。
强连续由v的一致连续性得到。无穷远消失可用核公式:终点落在固定紧区间及命中0的概率都随x趋无穷而趋0,区间外f很小。于是两个算子都在同一C₀([0,∞))上正、保守、强连续。取f=e⁻ˣ²,吸收时从0平均永远为1,反射时为(1+2t)⁻¹ᐟ²,所以确实不同。
E.2 Laplace热核与全部resolvent值域
令κ为2λ的平方根。先证明热核的Laplace积分H(x)等于e⁻κ|x|/κ。x>0处,热方程与分部积分给H″=2λH;微分在离0的紧区间可由小时间的Gaussian指数衰减及大时间的指数折扣支配。H在无穷远趋0,由支配gₜ(0)的控制收敛得出;H(0)=1/κ由Gaussian积分算出。二阶常系数方程遂给结论,偶性处理x<0。
\int_0^\infty e^{-\lambda t}g_t(x)\,dt=\frac{e^{-\kappa|x|}}{\kappa},\qquad r_\lambda^{D/R}(x,y)=\frac{e^{-\kappa|x-y|}\mp e^{-\kappa(x+y)}}{\kappa}.对正文两个核积分并用有界Fubini,反射得到rᴿ积分。吸收还有边界质量的Laplace积分。x>0首次命中密度是xgₜ(x)/t,这是对第26章反射所得命中分布求导;其Laplace积分为−H′(x)=e⁻κx,因此边界项是f(0)e⁻κx/λ。x=0直接代入保持边界值。
R_\lambda^r f(x)=\int_0^\infty r_\lambda^R(x,y)f(y)\,dy,\qquad R_\lambda^a f(x)=\int_0^\infty r_\lambda^D(x,y)f(y)\,dy+\frac{f(0)}\lambda e^{-\kappa x}.将|x−y|积分分成y<x与y>x两段,逐段微分。端点项第一次抵消、第二次留下−2f(x),所以u″=2λu−2f。显式核给u在C₀,等式给u″在C₀,单侧导数也连续。反射核在x=0一阶导数为0;吸收核在0为0,加上边界项使u(0)=f(0)/λ,故u″(0)=0。
反向取正文任一候选域中的u,令f=λu−u″/2。反射时它在C₀;吸收时u″(0)=0使f(0)=λu(0)。与相应resolvent解相减,差w满足w″=2λw,且w在C₀,并满足同一边界条件。一般解为ce⁻κx+deκx;无穷远消失去掉d,任一边界条件再去掉c。因此u在resolvent值域中。T-OPERATORS的值域等于定义域结论,证明正文两条精确定义域。
E.3 一个稠密公共测试域,却不是core
令D₀为半轴上光滑紧支撑且在0附近恒定的函数。它一致稠密:先由连续性把任意C₀函数在小邻域展平,再在远端截断并在中间光滑逼近。D₀同时包含于两个域,两个生成元在其上相同。
反射情形D₀总有Af(0)=0,图收敛保留这一条件,不能逼近f=e⁻ˣ²,因为Aᵣf(0)=−1。吸收情形D₀总有f′(0)=0,图收敛也保留导数迹:Taylor积分式给下式中的连续控制。函数xe⁻ˣ²在吸收域内却有导数1,不能被图逼近。
|u^{\prime}(0)|\le |u(1)-u(0)|+\int_0^1(1-s)|u^{\prime\prime}(s)|\,ds\le2\|u\|_\infty+\tfrac12\|u^{\prime\prime}\|_\infty.故上确界范数稠密不足以决定边界。若改成到0就杀死,通常应在C₀((0,∞))等相应空间处理Dirichlet条件;把它放在完整C₀([0,∞))上又允许f(0)非0,将破坏起点0的强连续。
E.4 截断Lévy运动的生成元
先在第27章Gaussian与Poisson构成的模型上计算,截断ε<1;下面的跳跃记号指这个模型的跳。任意具有相同三元组的Lévy过程,由第27章特征函数的边缘唯一性得到同一转移半群,无需在该原空间重做分解。小于等于ε的补偿跳去掉后,其余为Gaussian、漂移与有限复合Poisson和。记截断ν为限制到|y|>ε,漂移为下式。每个ε下该积分有限,不能在ε趋0时把它单独当成收敛漂移。
b_\varepsilon=b-\int_{\varepsilon<|y|\le1}y\,\nu(dy),\qquad X_t^\varepsilon=b_\varepsilon t+Q^{1/2}B_t+\sum_{s\le t,\ |\Delta X_s|>\varepsilon}\Delta X_s.对f在C紧支撑无穷光滑类,平移的一致Taylor给bε梯度。Gaussian二阶Taylor给协方差Hessian的一半:将增量除以平方根时间后固定分布,三阶有界余项期望为O(t³ᐟ²),一阶均值0。复合Poisson级数中0次与1次项给积分f(x+y)−f(x),至少2次概率为O(t²),其作用误差由2范数f控制。
三个独立位移的卷积算子交换。将乘积差拆成三个差,用各自强连续及上述一致导数,得到截断生成元Lε,并将漂移项与中等跳一阶项合并,得到下式。
L_\varepsilon f=b\cdot\nabla f+\tfrac12\operatorname{tr}(Q\nabla^2f)+\int_{|y|>\varepsilon}[f(\cdot+y)-f-\mathbf1_{\{|y|\le1\}}y\cdot\nabla f]\,\nu(dy).E.5 小跳极限真正给出定义域元素
以下Hessian范数取各点矩阵算子范数的上确界。小跳二阶Taylor与大跳有限质量给Lf绝对积分,且Lf在C₀:空间连续用支配收敛,小跳由Hessian范数乘|y|²支配,大跳由2范数f支配;出发位置趋无穷时,对固定y各项都趋0,同一支配再给无穷远消失。还得到统一误差。
\|L_\varepsilon f-Lf\|_\infty\le\tfrac12\|\nabla^2 f\|_\infty\int_{|y|\le\varepsilon}|y|^2\nu(dy)\longrightarrow0.第27章补偿构造的L²最大估计,在d维各坐标相加得到下面的界。只使用小跳构造及正交性,不使用稳定分类、一般吸引域或原空间分解的未经独立终审部分。
E\sup_{s\le T}|X_s-X_s^\varepsilon|^2\le4T\int_{|y|\le\varepsilon}|y|^2\nu(dy).因此对任意g在C₀,共同位移与一致连续性给supₛ≤T范数(Tₛεg−Tₛg)趋0:在位移差≤δ事件用连续模,补集用Chebyshev及2范数g。先ε趋0,再δ趋0。截断生成元已给Tₜεf−f=∫TₛεLεf,右边先换Lεf为Lf再换半群,误差由上面两项乘T控制。故极限满足Tₜf−f=∫TₛLf。除以t并用Lf在C₀的强连续,证明f在D(A)且Af=Lf。
这证明了所用测试类的域成员关系与公式,没有未经额外逼近就宣称它是所有Lévy生成元的core。改变截断函数会同时改变漂移参数;不能只改积分中的减项而保留同一个b。