Дискретная математика том 15 ВЫПУСК 4 * 2003 УДК 519.2 Предельные теоремы и проверка гипотез относительно цепей Маркова 2003 г. А. В. Нагаев Рассматриваются оптимальные критерии для различения двух цепей Маркова, име ющих общее фазовое пространство У, которое предполагается конечным. Риски этих критериев выражаются через вероятности больших уклонений для сумм случайных величин, заданных на состояниях новой цепи Маркова, которая имеет в качестве фазо вого пространства ^хУ. Рассматриваются как простые, так и сложные альтернативы. При этом устанавливаются точные или, иначе, сильные асимптотические формулы. 1. Введение Пусть х п , п = 0,1,...,-цепь Маркова на конечном фазовом пространстве ZP = {1,..., d). В дальнейшем всюду предполагается, что цепь однородна, неприводима и эргодична. Обозначим через Р = \\Prq\\ d rq = x и тг = (л*ь ..., л*) г , соответственно, стохастическую матрицу, управляющую эволюцией цепи, и отвечающее ей стационарное распределение. Таким образом, Р т ж = п. Хорошо известно (см., например, теорему 8.5.2 в [1]), что в наших предположениях Р необходимо является примитивной, то есть существует целое по > 1, такое, что матрица Р Щ) положительна. Рассмотрим две простые гипотезы Hi'-P = P (i) = \\Pr q (0\\ d r , q=l , i = 1.2. Стоит подчеркнуть, что рассматриваемые гипотезы не являются сближающимися. Задача состоит в том, как проверить их, основываясь на наблюденном отрезке траектории цепи. Определим на цепочках х {п) = (дс ь * 2 ,..., * л) меры Р^} следующим образом: P^V 0) = PW0 • • • P*-i.*(0, i = 1,2. Очевидно, что меры Р^ могут быть продолжены на а-алгебру борелевских подмно жеств У 00. Рассмотрим отношение правдоподобия лрО) п пл 2* 36 А. В. Нагаев Хорошо известно, что все оптимальные критерии основываются на г(х^). К сожале нию, различая марковские цепи, имеющие конечное фазовое пространство, мы не можем предположить подобно [2], что для всех г > О P^(r(jc (w)) = r) = 0, i = l,2. При обеих гипотезах распределение г(х^) существенно дискретно. Это означает, что все наилучшие тесты, являются, строго говоря, рандомизованными. Чтобы обойти некоторые неудобства, связанные с употреблением рандомизованных критериев, можно перейти к нерандомизованным тестам, которые асимптотически неотличимы от наилучших. Точнее, изучать тесты вида *(*«) = I я " если '<* (п) >^ (2) I Hi в противном случае. Конкретный выбор критического уровня г зависит от того, как мы понимаем оптималь ность критерия. В рамках подхода Неймана-Пирсона критический уровень г = rj^p выбирается в виде r$ = sup(r: Р^(г(х {п)) < г) < а), 0 < а < 1. Риск Неймана-Пирсона имеет вид *# = pgw w > > '$)• Следуя байесовскому подходу, критический уровень г = г в выбирают в виде П 2 /21 гв П1/12' где Пь П2-априорные вероятности гипотез, а /12, h\-потери от принятия ошибочных решений. Выбирая единицу измерения потерь надлежащим образом, получаем следую щую формулу для байесовского риска: *2° = *%Ч«х м) < г в) + г в Р%Чг{х< я)) > г в). Подчеркнем, что Пь П 2 и /12, /21 фиксированы. Наконец, следуя принципу минимакса, выбираем критический уровень г = г^...