Кіріспе

Ықтималдық теориясының саласы

Жаңарту теориясы – ықтималдық теориясының кез келген ұстау уақыттары үшін Пуассон процесін жалпылайтын саласы. Экспоненциалды түрде таралған ұстау уақытының орнына, жаңарту процесінде шекті орташа мәні бар кез келген тәуелсіз және бірдей таралған (IID) ұстау уақыттары болуы мүмкін. Жаңарту сыйақы процесінде әрбір ұстау уақытында туындайтын сыйақылардың кездейсоқ тізбегі болады, олар IID болып табылады, бірақ ұстау уақыттарынан тәуелсіз болуы міндетті емес. Жаңарту процесінің асимптотикалық қасиеттері үлкен сандар заңы мен орталық шек теоремасына ұқсас. Жаңарту функциясы (келулердің күтілетін саны) және сыйақы функциясы (күтілетін сыйақы шамасы) жаңарту теориясында маңызды рөл атқарады. Жаңарту функциясы рекурсивті интегралдық теңдеуді, яғни жаңарту теңдеуін қанағаттандырады. Негізгі жаңарту теңдеуі, қолайлы теріс емес функциямен конволюцияның шекті мәнін береді. Жаңарту процестерінің суперпозициясын Марков жаңарту процестерінің ерекше жағдайы ретінде зерттеуге болады. Қолданылу салаларына зауытта тозығы жеткен машиналарын ауыстырудың ең тиімді стратегиясын есептеу және түрлі сақтандыру полистерінің ұзақ мерзімді пайдасын салыстыру жатады. Тексеру парадоксы t уақытында жаңарту аралығын бақылау, орташа жаңарту аралығынан үлкен орташа мәні бар аралықты беретінімен байланысты.

Кіріспе

Жаңарту процесі – Пуассон процесінің жалпылауы болып табылады. Құрылымында, Пуассон процесі – оң бүтін сандар жиынындағы үздіксіз уақыт Марков процесі (көбінесе нөлден басталады), онда әрбір бүтін саннан келесіге өту үшін тәуелсіз, экспоненциалды үлестірімге ие ұстау уақыты қарастырылады. Жаңарту процесінде ұстау уақыттарының экспоненциалды үлестіріммен болуы міндетті емес; керісінше, ұстау уақыттары оң сандар арасында кез келген үлестірімге ие болуы мүмкін, тек ұстау уақыттары тәуелсіз және бірдей үлестірілген (IID) болуы керек және сонымен қатар шекті орташа мәні болуы тиіс.

Интерпретация

Егер кездейсоқ уақытта болатын оқиғаларды қарастырсақ, онда оқиғалардың екі тізбегі арасындағы уақытты кездейсоқ интервал ретінде қарастырып, оны ұстау уақыты деп атауға болады. Мысалы, егер жаңару процесі әртүрлі машиналардың бұзылу жиілігін модельдесе, онда ұстау уақыты – бір машина екіншісі бұзылғанша өткен уақытты көрсетеді. Пуассон процесі – Марков қасиетіне ие бірегей жаңару процесі, себебі экспоненциалдық таралым – жадысыздық қасиетіне ие бірегей үздіксіз кездейсоқ шама.

Интерпретация

Жоғарыдағы машинаның істен шығу аралығын күту уақыты ретінде қарастыру контекстінде, "сыйлықтар" (бұл жағдайда теріс) машинаның бірден-бір істен шығуының нәтижесінде туындаған жөндеу шығындары ретінде қарастырылуы мүмкін. Басқаша мысал келтерсек, бізде сиқырлы қаз бар, ол белгілі бір интервалмен (күту уақыты) жұмыртқа туады. Кейде ол кездейсоқ салмақтағы алтын жұмыртқалар туады, ал кейде – уытты жұмыртқалар (солар да кездейсоқ салмақта), оларды жауапты түрде (және қымбатқа) жою қажет. "Сыйлықтар" – бұл жұмыртқалардың (i = 1,2,3, ...) бірінен соң бірі тууынан туындаған (кездейсоқ) қаржылық шығындар/кірістер, ал t уақытындағы жалпы қаржылық "сыйлық" тіркеледі.

Үстемдік

Егер жаңарту процесі Пуассон процесі болмаса, екі тәуелсіз жаңарту процесінің суперпозициясы (қосылуы) жаңарту процесі болмайды. Дегенмен, мұндай процестерді Марков жаңарту процестері деп аталатын кеңірек процестер класында сипаттауға болады. Алайда, суперпозициялық процестегі алғашқы оқиғалар аралық уақыттың жиынтық таралу функциясы былай беріледі:

мұнда Rk(t) және αk > 0 – оқиғалар аралық уақыттың жиынтық таралу функциясы (CDF) және k процесінің келу жиілігі.