60H10 Stochastic ordinary differential equations [See also 34F05]
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Convoluted Brownian motion
(2016)
In this paper we analyse semimartingale properties of a class of Gaussian periodic processes, called convoluted Brownian motions, obtained by convolution between a deterministic function and a Brownian motion. A classical
example in this class is the periodic Ornstein-Uhlenbeck process. We compute their characteristics and show that in general, they are neither
Markovian nor satisfy a time-Markov field property. Nevertheless, by enlargement
of filtration and/or addition of a one-dimensional component, one can in some case recover the Markovianity. We treat exhaustively the case of the bidimensional trigonometric convoluted Brownian motion and the higher-dimensional monomial convoluted Brownian motion.
We establish in this paper the existence of weak solutions of infinite-dimensional shift invariant stochastic differential equations driven by a Brownian term. The drift function is very general, in the sense that it is supposed to be neither small or continuous, nor Markov. On the initial law we only assume that it admits a finite specific entropy. Our result strongly improves the previous ones obtained for free dynamics with a small perturbative drift. The originality of our method leads in the use of the specific entropy as a tightness tool and on a description of such stochastic differential equation as solution of a variational problem on the path space.
"Considerons une particule mobile se mouvant aleatoirement sur la droite (ou sur un segment de droite). Supposons qu'il existe une probabilite F(x,y;s,t) bien definie pour que la particule se trouvant a l'instant s dans la position x se trouve a l'instant t (> s) a gauche de y, probabilite independante du mouvement anterieur de la particule...." Mit diesen Worten beginnt eines der berühmtesten mathematischen Manuskripte des letzten Jahrhunderts. Es stammt vom Soldaten Wolfgang Döblin, Sohn des deutschen Schriftstellers Alfred Döblin, und trägt den Titel "Sur l'equation de Kolmogoroff". Seine Veröffentlichung verbindet sich mit einer unglaublichen Geschichte. Wolfgang Döblin, stationiert mit seiner Einheit in den Ardennen im Winter 1939/1940, arbeitete an diesem Manuskript. Er entschloss sich, es als versiegeltes Manuskript an die Academie des Sciences in Paris zu schicken. Aber er kehrte nie aus diesem Krieg zurück. Sein Manuskript blieb 60 Jahre unter Verschluss im Archiv, und wurde erst im Jahre 2000 geöffnet. Wie weit Döblin damit seiner Zeit voraus war, wurde erkannt, nachdem es von Bernard Bru und Marc Yor ausgewertet worden war. Im ersten Satz umschreibt W. Döblin gleichzeitig das Programm des Manuskripts: "Wir betrachten ein bewegliches Teilchen, das sich zufällig auf der Geraden (oder einem Teil davon) bewegt." Er widmet sich damit der Aufgabe, die Fundamente eines Gebiets zu legen, das wir heute als stochastische Analysis bezeichnen.