105.746 Theorie stochastischer Prozesse
Diese Lehrveranstaltung ist in allen zugeordneten Curricula Teil der STEOP.
Diese Lehrveranstaltung ist in mindestens einem zugeordneten Curriculum Teil der STEOP.

2023S, VO, 3.0h, 4.5EC
TUWEL

Merkmale

  • Semesterwochenstunden: 3.0
  • ECTS: 4.5
  • Typ: VO Vorlesung
  • Format der Abhaltung: Präsenz

Lernergebnisse

Nach positiver Absolvierung der Lehrveranstaltung sind Studierende in der Lage, die grundlegenden Konzepte zu verstehen, die der Theorie zeitdiskreter und zeitkontinuierlicher Markov-Ketten und zeitdiskreter Martingale zugrunde liegen. Sie sind auch in der Lage, diese Konzepte in einer Vielzahl von Anwendungen anzuwenden.

Inhalt der Lehrveranstaltung

Stochastic processes are mathematical objects aimed at modelling random phenomena evolving in time. We will deal with two of the simplest, and at the same time most important, types of stochastic processes: Markov chains and martingales. We will also see these models at work in a wide variety of applications.

MARKOV CHAINS

  • Basic theory

    • (Strong) Markov property 
    • Communicating classes
    • Hitting times
    • Recurrence and transience
    • Invariant distributions
    • Convergence to equilibrium
    • Time reversibility
    • Ergodic theorem
  • Further theory in continuous time

    • Generator matrices
    • Jump chains and holding times
    • Explosion
    • Forward and backward equations
  • Applications

    • Random walks
    • Birth-and-death processes
    • PageRank algorithm
    • Markov chain Monte Carlo (MCMC) methods
    • Wright-Fischer model in population genetics
    • Poisson processes
    • Queuing systems

MARTINGALES

  • Basic theory

    • Filtrations and adapted processes
    • Martingales, supermartingales and submartingales
    • Martingale transform
    • Stopped martingales
    • Doob's optional stopping theorem
    • Doob's decomposition
    • Maximal inequalities
  • Asymptotic theory

    • Almost sure convergence: Doob's forward convergence theorem
    • Convergence of martingales in L^2
    • Uniform integrability and convergence in L^1
    • Levy's upward and downward theorems
    • Doob's L^p inequality and convergence in L^p
  • Applications

    • Branching processes
    • Games and gambling strategies
    • Insurance modelling
    • Statistical hypothesis testing
    • Filtering problems
    • Strong law of large numbers
    • Kolmogorov's zero-one law

Methoden

Vortrag mit Tafel

Prüfungsmodus

Schriftlich

Weitere Informationen

Präsenzunterricht. Aufgrund des COVID-Infektionsgeschehens kann es im Abhaltemodus zu Änderungen kommen.

Vortragende Personen

Institut

LVA Termine

TagZeitDatumOrtBeschreibung
Mi.09:00 - 11:0001.03.2023 - 31.05.2023Seminarraum 127 Theorie stochastischer Prozesse
Do.09:00 - 11:0002.03.2023 - 01.06.2023EI 6 Eckert HS Theorie stochastischer Prozesse
Di.09:00 - 11:0016.05.2023EI 6 Eckert HS Theorie stochastischer Prozesse
Di.09:00 - 11:0006.06.2023EI 6 Eckert HS Theorie stochastischer Prozesse
Theorie stochastischer Prozesse - Einzeltermine
TagDatumZeitOrtBeschreibung
Mi.01.03.202309:00 - 11:00Seminarraum 127 Theorie stochastischer Prozesse
Do.02.03.202309:00 - 11:00EI 6 Eckert HS Theorie stochastischer Prozesse
Mi.08.03.202309:00 - 11:00Seminarraum 127 Theorie stochastischer Prozesse
Do.09.03.202309:00 - 11:00EI 6 Eckert HS Theorie stochastischer Prozesse
Do.16.03.202309:00 - 11:00EI 6 Eckert HS Theorie stochastischer Prozesse
Mi.22.03.202309:00 - 11:00Seminarraum 127 Theorie stochastischer Prozesse
Do.23.03.202309:00 - 11:00EI 6 Eckert HS Theorie stochastischer Prozesse
Do.30.03.202309:00 - 11:00EI 6 Eckert HS Theorie stochastischer Prozesse
Mi.19.04.202309:00 - 11:00Seminarraum 127 Theorie stochastischer Prozesse
Do.20.04.202309:00 - 11:00EI 6 Eckert HS Theorie stochastischer Prozesse
Do.27.04.202309:00 - 11:00EI 6 Eckert HS Theorie stochastischer Prozesse
Mi.03.05.202309:00 - 11:00Seminarraum 127 Theorie stochastischer Prozesse
Do.04.05.202309:00 - 11:00EI 6 Eckert HS Theorie stochastischer Prozesse
Do.11.05.202309:00 - 11:00EI 6 Eckert HS Theorie stochastischer Prozesse
Di.16.05.202309:00 - 11:00EI 6 Eckert HS Theorie stochastischer Prozesse
Mi.17.05.202309:00 - 11:00Seminarraum 127 Theorie stochastischer Prozesse
Do.25.05.202309:00 - 11:00EI 6 Eckert HS Theorie stochastischer Prozesse
Mi.31.05.202309:00 - 11:00Seminarraum 127 Theorie stochastischer Prozesse
Do.01.06.202309:00 - 11:00EI 6 Eckert HS Theorie stochastischer Prozesse
Di.06.06.202309:00 - 11:00EI 6 Eckert HS Theorie stochastischer Prozesse

Leistungsnachweis

Written exam. For those who attend the course, there will be the possibility to collect additional bonus points by answering quick recap questions at the beginning of each lecture. These points will be added to the mark of their written exam (only the first time they take the exam).

If you wish to take the exam after the end of the summer semester 2023, please get in touch directly with the lecturer and another exam will be scheduled.

Prüfungen

TagZeitDatumOrtPrüfungsmodusAnmeldefristAnmeldungPrüfung
Di.09:00 - 13:0028.05.2024Seminarraum 127 schriftlich14.05.2024 08:00 - 27.05.2024 17:00in TISSExam 1
Mo.09:00 - 13:0017.06.2024EI 1 Petritsch HS schriftlich03.06.2024 08:00 - 14.06.2024 17:00in TISSExam 2

LVA-Anmeldung

Von Bis Abmeldung bis
01.02.2023 08:00 31.03.2023 20:00 31.07.2023 20:00

Curricula

StudienkennzahlVerbindlichkeitSemesterAnm.Bed.Info
066 394 Technische Mathematik Gebundenes Wahlfach
066 395 Statistik-Wirtschaftsmathematik Gebundenes Wahlfach
066 453 Biomedical Engineering Keine Angabe
860 GW Gebundene Wahlfächer - Technische Mathematik Keine Angabe

Literatur

  • Norris, J. (1997). Markov Chains. Cambridge University Press. doi:10.1017/CBO9780511810633
  • Williams, D. (1991). Probability with Martingales. Cambridge University Press. doi:10.1017/CBO9780511813658

Vorkenntnisse

Grundlegende Wahrscheinlichkeitstheorie, Analysis und lineare Algebra

Sprache

Englisch