遍歷狀態

遍歷狀態

遍歷狀態指的是非周期的正常返狀態。注意這裡的遍歷性指過程無指定間歇地、頻繁地返回,是一個狀態的性質,這與平穩過程的遍歷性是不同的。

基本介紹

  • 中文名:遍歷狀態
  • 外文名:ergodic state
  • 拼音:biàn lì zhuàng tài
  • 定義:非周期的正常返狀態
  • 相關名詞:周期狀態、遍歷性
  • 套用學科:資料庫術語
術語定義,遍歷性,遍歷定理,周期狀態和非周期狀態,

術語定義

根據狀態分類的定義,所有狀態分為非常返態和常返態兩類。
非常返狀態亦稱瞬時狀態,換句話說,馬爾可夫鏈的狀態
稱為非常返的,如果鏈從狀態
出發,它將以正的機率不再返回
。常返狀態亦稱必回狀態,是馬氏鏈將無限次地返回的狀態。設
是齊次馬爾柯夫鏈
的一個狀態。如果鏈自
出發即
,最終將命中
的機率
,則稱
為鏈的必回狀態。對必回狀態
,鏈自
出發必然無限次的返回
,故而稱為常返狀態。
簡單的說,對於任一狀態
,設
為過程從狀態
出發,在未來某一時刻再次返回狀態
的機率。如果
,那么稱狀態
是常返的,如果
,那么稱狀態
是非常返的。
常返狀態又進一步分為正常返狀態和零常返狀態,其中正常返狀態包括周期狀態和非周期狀態。遍歷狀態指的是非周期的正常返狀態。注意這裡的遍歷性指過程無指定間歇地、頻繁地返回,是一個狀態的性質,這與平穩過程的遍歷性是不同的。

遍歷性

在電力運行、機械加工、大規模的勞動組織等生產過程中,常常會遇到這樣的情況,情況,即不管系統的初始狀態如何,在經歷了一段時問以後,系統就會處於統計平衡狀態(Statistical Equilibrium)。這種情況就是數學中所謂的遍歷性問題,遍歷性問題是馬氏鏈理論的一個重要部分。
現給出遍歷性問題的嚴格數學定義:
設
為齊次馬氏鏈
的
步轉移機率,如果對一切
,存在不依賴於
的極限
則稱馬氏鏈
具有遍歷性。若
構成一個機率分布,則稱該馬氏鏈存在著極限分布
。
通過上文還得出了兩個不加證明的遍歷定理,它們解決了在怎樣的條件下齊次馬氏鏈具有遍歷性以及求極限分布
的方法。

遍歷定理

(1)對於有限狀態齊次馬氏鏈,如果存在正整數
,並且對所有的
都有
成立,則該馬氏鏈必具有遍歷性,且
中的
即為極限分布,它是方程組
滿足條件
的唯一解。
(2)不可約非周期的可列狀態齊次馬氏鏈存在平穩分布的充要條件是,這個鏈的所有狀態都是正常返的,且這時極限分布
是唯一的平穩分布。

周期狀態和非周期狀態

稱正整數集合
的最大公約數
為狀態
的周期,記之為
。或者說,狀態
是具有周期
的周期性狀態。特別地,當
時,則稱狀態
是無周期的。當
為空集時,不考慮
的周期。
例如,過程從狀態
出發,若只有當
時,過程才有可能返回狀態
,那么取
的最大公約數
,則
是過程的周期。這時,我們說過程是周期性的,或說狀態
是周期性狀態。
若
是周期為
的周期性狀態,則僅當
時,才存在
,或者說,除了
以外,則均有
。
如果除了
以外,各
值中沒有其他公約數能使
,則稱狀態
是非周期的。
非周期的正常返態稱為遍歷狀態。

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