- 346 名前： mailto:sage [2020/01/03(金) 19:51:11.31 ID:/G0ULS+T.net]
- >>223
以下を通じて確率過程(Xi,Yi)は
P((X(i+1)Y(i+1))=(c,d) | X0,Y0,‥,Xi=a,Yi=b)
=P(X(i+1),Y(i+1)=(c,d) | (Xi,Yi)=(a,b))
=a/(a+b) if (c,d)=(a+1,b)
. b/(c+d) if (c,d)=(a,b+1)
. 0 otherwise
をみたす離散Markov過程とする。
F(a1,‥,ap; b1,‥,bq;x)はgeneralised hypergeometric function とする。(Fの下付き文字は略する。)
(a〜b)はa,a+1,‥,bの赤とする。例えば(3〜5)=3・4・5=60である。
補題1
任意のa,b,m,n,iに対し
P(∃j (Xj,Yj)=(a+m,b+n) | (Xi,Yi)=(a,b))
= C[m+n,m](a〜b+m-1)(b〜b+n-1)/(a+b〜a+b-1)
(∵) 容易。□
補題2
任意のa,b,cに対し
P(∀i Xi<c | (X0,Y0)=(a,b)) = 0
(∵) 補題1より得られる。□
補題3
任意のa,b,n≧0に対し
P(∃i Xi<2a, Yi=2b | (X0,Y0)=(a,b))
=Σ[n≧0]P(∃i (Xi,Yi)=(2a-1,b+n) X(i+1)=Xi+1 | (X0,Y0)=(a,b))
(∵) 補題2による。□
主張4
任意のa,bに対し
P(∃i Xi<2a, Yi=2b | (X0,Y0)=(a,b))
=(a+b-1)!(a〜2a-1)(b〜2b-1)/(a!b!(a+b〜2a+2b-1)
. a F(2b, a+b, 1; b+1,2a+2b; 1)
(∵) 補題3 の右辺を整理するだけである。□
定理5
任意のa,bに対し
P(∃i Xi<2a, Yi=2b | (X0,Y0)=(a,b))
=P(∃i Xi=2a, Yi<2b | (X0,Y0)=(a,b))
=1/2
(∵) 主張4により
a F(2b, a+b, 1; b+1,2a+2b; 1)
=b F(2a, a+b, 1; a+1,2a+2b; 1)
を示せば十分である。
ここでgeneralized hrpergeometric functionの積分表示とEulerの公式により
a F(2b, a+b, 1; b+1,2a+2b; 1)
= a Γ(b+1)/(Γ(1)Γ(b)) ∫t^(1-1)(1-t)^(b-1)F(2b,a+b;2a+2b;t)dr
=ab ∫(1-t)^(b-1)F(2b,a+b; 2a+2b;t)dt
=ab ∫(1-t)^(b-1)(1-t)^(a-b)F(2a,a+b; 2a+2b;t)dt
と変形されるが、この変形の逆を辿って主張は得られる。□
https://en.m.wikipedia.org/wiki/Hypergeometric_function
https://en.m.wikipedia.org/wiki/Generalized_hypergeometric_function
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