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馬可夫鏈平穩分布

馬爾可夫鏈平穩分布是一種機率分布,具有某種不變(或者說平穩)性質。如果存在一種機率分布,滿足矩陣方程,則稱這種分布為馬爾可夫鏈的平穩分布,或稱為轉移陣的不變測度。平穩分布具有性質:若鏈以它為初始分布,即每個有,那麼此過程的有窮維分布是推移不變的(即強平穩的)。馬爾可夫鏈有平穩分布的充分必要條件是它有常返狀態。

平穩分布是否存在,以及如果存在是否唯一,這是由過程的特定性質決定的。當存在至少一個狀態經過一個固定的時間段後連續返回,則這個過程被稱為是「周期的」。對不可約的馬爾可夫鏈,若且唯若其存在唯一平穩分布,即平衡方程在正單純形上有唯一解時,該馬爾可夫鏈是正常返的,且平穩分布於平均返回時間呈倒數關係。

進一步地,若馬爾可夫鏈的平穩分布存在,且其初始分布是平穩分布,則該馬爾可夫鏈處於穩態。從幾何觀點,考慮馬爾可夫鏈的平穩分布有,因此該分布的支撐集是一個正單純形。對不可約的馬爾可夫鏈,若且唯若其存在唯一平穩分布,即平衡方程在正單純形上有唯一解時,該馬爾可夫鏈是正常返的,且平穩分布有如下表示:上述結論被稱為平穩分布準則。對不可約和常返的馬爾可夫鏈,求解平衡方程可得到除尺度外唯一的特徵向量,即不變測度。若該馬爾可夫鏈是正常返的,則其平穩分布是求解平衡方程時得到的,特徵值為1時的特徵向量,即歸一化後的不變測度。