Una moneda paga +2 o −2 con igual probabilidad. ¿Cuál es la media del incremento?
PISTA 1
Una pista
Promedia ambos pagos.
Un desarrollo posible.
La variable incremento X toma+2 y−2 con probabilidades1/2.
Su esperanza es E X=2·(1/2)+(−2)·(1/2)=0.
Si sucesivos incrementos tienen además media condicionada cero respecto del pasado, su suma define una martingala. La media marginal cero de una moneda sola no especifica toda una dependencia temporal.
EJERCICIO 2 / 5Respuesta comprobable
Tu reto 2.
Si M₀=−4 y τ≤7, calcula E[M_τ].
PISTA 1
Una pista
Usa parada opcional acotada.
Un desarrollo posible.
La hipótesis comprende que τ es tiempo de parada y que M es una martingala para la misma filtración.
Como τ≤7, la versión acotada de parada opcional permite E Mτ=E M₀.
El valor inicial determinista es−4, por lo que E Mτ=−4.
No es necesario que todos los resultados detenidos coincidan con−4.
EJERCICIO 3 / 5Respuesta comprobable
Tu reto 3.
Para S₀=0, calcula E[S₅] en la caminata justa.
PISTA 1
Una pista
La media se conserva en tiempo determinista.
Un desarrollo posible.
S₅=X₁+···+X₅ con S₀=0 y cada incremento de media cero.
La linealidad de la esperanza da E S₅=Σⱼ₌₁⁵E Xⱼ=0.
También se obtiene por la propiedad martingala en el tiempo determinista5, que es una parada acotada.
EJERCICIO 4 / 5Razonamiento · revisión personal
Tu reto 4.
Explica por qué “la última vez que el proceso será cero” no es en general un tiempo de parada.
PISTA 1
Una pista
Decidir que es la última exige mirar el futuro.
Un desarrollo posible.
Ser cero en el instante actual se puede observar, pero saber que no habrá ninguna visita posterior suele requerir información futura.
En una caminata simétrica hasta el horizonte2, define τ como su última visita a0.
Entonces τ vale0 o2 y{τ≤1}={S₂≠0}.
Al tiempo1 ese suceso no está determinado: la siguiente moneda puede devolver la caminata a0 o alejarla. No pertenece a la filtración natural ℱ₁.
El ejemplo demuestra por qué una última visita no es en general tiempo de parada; pueden existir procesos especiales donde sí lo sea.
EJERCICIO 5 / 5Razonamiento · revisión personal
Tu reto 5.
Prueba que τ∧N está acotado y sigue siendo tiempo de parada.
PISTA 1
Una pista
Escribe el evento {τ∧N≤n}.
Un desarrollo posible.
Sea N un entero determinista y fija un tiempo n<N.
Entonces{τ∧N≤n}={τ≤n}, suceso de ℱₙ porque τ es tiempo de parada.
Si n≥N, se tiene τ∧N≤N≤n en toda trayectoria y el suceso es Ω, también de ℱₙ.
Así τ∧N es tiempo de parada para todo N.
Además está acotado por N, lo que permite aplicar parada opcional acotada antes de estudiar cualquier límite N→∞.