楼主: emwcwiuu
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《随机信号分析》——马尔科夫链初步 [推广有奖]

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emwcwiuu 发表于 2025-11-27 15:29:15 |AI写论文

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本章节的内容相较于前几章有明显不同,不再聚焦于随机过程的广泛研究,而是转向一种特定类型的数学模型——用于描述状态随时间演化的系统。这部分内容属于入门级别,理解起来相对容易。

需要注意的是,本章会大量涉及矩阵运算的相关知识,建议提前回顾线性代数中的相关内容,特别是以下两个方面:

  • 逆矩阵的求解方法
  • 矩阵的基本运算,如矩阵的幂运算

一、整体知识框架

二、具体知识点

1、马尔科夫链简介

可以用一句话精准概括其核心思想:

“未来仅依赖于当前状态,与过去的历史无关。”

这一特性也被称为:

  • 无记忆性(Memorylessness)
  • 马尔科夫性质(Markov Property)

要完整定义一个马尔科夫链,通常需要明确三个基本要素:

状态空间(State Space, S):
表示系统所有可能所处的状态的集合。例如:天气系统的状态可以是{晴, 雨};股票市场的状态可设为{涨, 跌, 平}。

转移概率(Transition Probability):
指从状态 i 转移到状态 j 的概率,记作 $P_{ij}$。

转移矩阵(Transition Matrix, P):
是一个包含所有转移概率的方阵。其中每一行代表从某一状态出发的所有可能转移,因此每行元素之和必须等于 1。

下面是一个直观的例子:

2、吸收马尔科夫链

2.1 简介

如果说普通的马尔科夫链像是一场没有终点的循环旅程,那么吸收马尔科夫链则更像是一场“有结局”的过程。一旦系统进入某个特殊的终止状态,整个过程就会停止,并且无法再离开该状态。

一个马尔科夫链被称为“吸收马尔科夫链”,必须同时满足以下两个条件:

  1. 至少存在一个吸收态(Absorbing State):
    即一旦系统进入该状态,则永远停留在此状态,对应的自转移概率为 1(即 $P_{ii} = 1$)。这类似于游戏中的“通关”或“结束”状态。
  2. 从任意非吸收态出发,最终都有可能到达某个吸收态:
    无论经过多少步转移,系统不会永久停留在非吸收态之间循环,而总有机会进入吸收态。
2.2 标准形式

吸收马尔科夫链的转移矩阵可以被整理为如下标准结构:

2.3 关心的两个核心问题
二维码

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关键词:马尔科夫链 信号分析 随机信号 马尔科夫 马尔科

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