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给定一个任意state partition <math>A=\{A_1, A_2, ... ,A_r\}</math>,也可以把其理解为宏观的状态空间。<math>S</math> 和 <math>A</math> 之间的Hard Partition映射关系为:<math>A_i \in S, A_i \neq \empty, A_i \cap A_j = \empty , \forall i, j, \cup_i A_i = S</math>。这种映射关系是指:<math>A</math>中的每个元素<math>A_i</math>都包括了若干个<math>s_i</math>;<math>A_i</math>和<math>A_j</math>之间没有交集,即每个<math>s_i</math>不会同时属于<math>A_i</math>和<math>A_j</math>;<math>S</math>中的每个元素必须属于某个<math>A</math>的元素,即<math>A</math>覆盖了<math>S</math>。
 
给定一个任意state partition <math>A=\{A_1, A_2, ... ,A_r\}</math>,也可以把其理解为宏观的状态空间。<math>S</math> 和 <math>A</math> 之间的Hard Partition映射关系为:<math>A_i \in S, A_i \neq \empty, A_i \cap A_j = \empty , \forall i, j, \cup_i A_i = S</math>。这种映射关系是指:<math>A</math>中的每个元素<math>A_i</math>都包括了若干个<math>s_i</math>;<math>A_i</math>和<math>A_j</math>之间没有交集,即每个<math>s_i</math>不会同时属于<math>A_i</math>和<math>A_j</math>;<math>S</math>中的每个元素必须属于某个<math>A</math>的元素,即<math>A</math>覆盖了<math>S</math>。
   −
对于任意state partition <math>A</math>,我们能够定义一个lumped process,即把微观的动力学轨迹<math>s^{(t)}</math>投影到<math>A</math>的空间上。这种轨迹的投影可以写作下列公式:
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对于任意state partition <math>A</math>,我们能够定义一个lumped process,即把微观的动力学轨迹<math>s^{(t)}</math>投影到<math>A</math>的空间上。
    +
'''''定义1''''':'''Lumped process,微观轨迹在宏观空间上的投影,可以写作下列公式:'''
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 +
{{NumBlk|:|
 +
<math>
 +
Pr_{\pi}[s^{(0)} \in A_i]
 +
</math>
 +
|{{EquationRef|3.1}}}}
 +
{{NumBlk|:|
 +
<math>
 +
Pr_{\pi}[s^{(1)} \in A_j | s^{(0)} \in A_i]
 +
</math>
 +
|{{EquationRef|3.2}}}}
 
{{NumBlk|:|
 
{{NumBlk|:|
 
<math>
 
<math>
\begin{aligned}
+
Pr_{\pi}[s^{(t)} \in A_m | s^{(t-1)} \in A_k, ... ,  s^{(1)} \in A_j,  s^{(0)} \in A_i]
&Pr_{\pi}[s^{(0)} \in A_i] \\
  −
&Pr_{\pi}[s^{(1)} \in A_j | s^{(0)} \in A_i] \\
  −
&Pr_{\pi}[s^{(t)} \in A_m | s^{(t-1)} \in A_k, ... ,  s^{(1)} \in A_j,  s^{(0)} \in A_i]
  −
\end{aligned}
   
</math>
 
</math>
|{{EquationRef|3}}}}
+
|{{EquationRef|3.3}}}}
   −
其中,<math> \pi </math>为初始微观状态。
+
'''其中,<math> \pi </math>为初始微观状态。'''
    
这些公式描述了:
 
这些公式描述了:
第147行: 第155行:  
我们暂且先不考虑‘失败’的情况,先关注‘成功’的部分。书中接下来就定义了什么叫做lumpable partition:
 
我们暂且先不考虑‘失败’的情况,先关注‘成功’的部分。书中接下来就定义了什么叫做lumpable partition:
   −
对于一个给定的state partition <math>A</math>,当
+
'''''定义2''''':'''lumpable partition'''
   −
# 式子(3)对任何微观初始状态(starting vector) <math> \pi </math> 都保持一致时,
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'''对于一个给定的state partition <math>A</math>,当下列两个条件都满足时,<math>A</math>是一个lumpable partition。'''
# 定义<math>A^{(t)} = A(s^{(t)})</math>表示系统在<math>t</math>时刻的宏观状态,<math>\{A^{(0)}, ... , A^{(t-1)} \}</math>具有马尔科夫性,即<math>Pr_{\pi} \left [s^{(t)} \in A_m | s^{(t-1)} \in A_k, ... ,  s^{(1)} \in A_j,  s^{(0)} \in A_i \right ] = Pr_{\pi} \left [s^{(t)} \in A_m | s^{(t-1)} \in A_k \right ]</math>时,
     −
<math>A</math>是一个lumpable partition。
+
# '''定义1中的lumped process具有马尔科夫性,即式子(3.3)可写成<math>Pr_{\pi} \left [s^{(t)} \in A_m | s^{(t-1)} \in A_k, ... ,  s^{(1)} \in A_j,  s^{(0)} \in A_i \right ] = Pr_{\pi} \left [s^{(t)} \in A_m | s^{(t-1)} \in A_k \right ]</math>时'''
 +
# '''转移概率(Transition probability),即式子(3.3)对任何微观初始状态(starting vector) <math> \pi </math> 都保持一致时,'''
    
不满足上述两个条件的,都不被定义为lumpable partition。也就是说,不是所有的lumped process都是lumpable的,即使他们的命名方式相似。
 
不满足上述两个条件的,都不被定义为lumpable partition。也就是说,不是所有的lumped process都是lumpable的,即使他们的命名方式相似。
第159行: 第167行:     
===lumpable partition的充分必要条件===
 
===lumpable partition的充分必要条件===
 +
 +
设<math>p_{s_k \rightarrow s_m} = p(s^{(t)} = s_m | s^{(t-1)} = s_k)</math>,<math>p_{s_k \rightarrow A_i} = p(s^{(t)} \in A_i | s^{(t-1)} = s_k) = \sum_{s_m \in A_i} p_{s_k \rightarrow s_m}</math>,<math>p_{A_i \rightarrow A_j} = p(A^{(t)} = A_j | A^{(t-1)} = A_i)</math>
    
作者提出了判断一个马尔科夫链对'''给定partition <math>A</math>''' 是否lumpable的充分必要条件为:
 
作者提出了判断一个马尔科夫链对'''给定partition <math>A</math>''' 是否lumpable的充分必要条件为:
   −
设<math>p_{s_k \rightarrow s_m} = p(s^{(t)} = s_m | s^{(t-1)} = s_k)</math>,<math>p_{s_k \rightarrow A_i} = p(s^{(t)} \in A_i | s^{(t-1)} = s_k) = \sum_{s_m \in A_i} p_{s_k \rightarrow s_m}</math>,<math>p_{A_i \rightarrow A_j} = p(A^{(t)} = A_j | A^{(t-1)} = A_i)</math>
+
'''''定理1:'''''
   −
对于任意一对<math>A_i, A_j</math>,每一个属于<math>A_i</math>的状态<math>s_k</math>的<math>p_{s_k \rightarrow A_j}</math>都是一样的。  
+
'''对于任意一对<math>A_i, A_j</math>,每一个属于<math>A_i</math>的状态<math>s_k</math>的<math>p_{s_k \rightarrow A_j}</math>都是一样的。'''
     
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