为什么具有双随机矩阵 P 的有限、不可约和非周期马尔可夫链具有均匀的极限分布?

机器算法验证 可能性 自习 马尔科夫过程
2022-04-02 08:03:49

该定理是“如果具有有限状态空间 S 的不可约马尔可夫链的转移矩阵是双重随机的,则其(唯一)不变测度在 S 上是一致的。”

如果马尔可夫链有一个双随机转移矩阵,我读到它的极限概率构成了均匀分布,但我不太明白为什么。

我一直试图为此提出并找到一个可以理解的证据。但是我发现的所有证据都掩盖了我不理解的细节,比如这里的命题 15.5 (为什么只使用 [1,...1] 向量会起作用?)有人可以指点我(或写)更多简单/详细的证明?

(虽然这不是我在学校要交的任何东西的一部分,但它是我正在学习的课程的一部分,所以我想无论哪种情况我都会把它标记为家庭作业。)

1个回答

假设我们有一个状态不可约非周期马尔可夫链,状态 ,,具有双随机转移矩阵(即对于所有)。那么限制分布是M+1mjj=0,1,,Mi=0MPi,j=1jπj=1M+1

证明

首先注意是\ pi_j的唯一解πjπj=i=0MπiPi,ji=0Mπi=1

尝试这给出了(因为矩阵是双重随机的)。因此使其成为第二归一化的解πi=1πj=i=0MπiPi,j=i=0MPi,j=1πi=1M+1

凭借独特性,πj=1M+1.