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arXiv 2011.08493math.OAmath.FAmath.PR

自由 Itô 过程的非交换 $C^2$ 函数的 Itô 公式

Itô's formula for noncommutative $C^2$ functions of free Itô processes

Evangelos A. Nikitopoulos

AI总结:

本文证明自伴自由 Itô 过程的非交换 C² 函数的 Itô 公式,将函数类从 Biane-Speicher 空间扩展到 NC²(ℝ),并给出带迹公式及矩阵情形的动机。

摘要:

在最近的一篇论文中,作者引入了一个丰富的类 $NC^k(\mathbb{R})$,即“非交换 $C^k$”函数 $\mathbb{R} \to \mathbb{C}$,其算子泛函演算是 $k$ 次可微的,且导数可用多重算子积分(MOIs)表示。在本文中,我们通过证明自伴自由 Itô 过程的非交换 $C^2$ 函数的 Itô 公式,探索了自由随机演算与 MOI 理论之间的联系。为此,我们首先扩展 P. Biane 和 R. Speicher 的自由随机演算理论——包括他们对多项式的自由 Itô 公式——以允许由多维半圆布朗运动驱动的自由 Itô 过程。然后,在自伴情形下,我们重新解释自由 Itô 公式中针对多项式出现的对象,用 MOIs 表示。这使得我们能够将可表述和证明自由 Itô 公式的函数类从 Biane 和 Speicher 最初考虑的空间(具有两个有限矩的复测度的傅里叶变换)扩展到严格更大的空间 $NC^2(\mathbb{R})$。在此过程中,我们还获得了对自伴自由 Itô 过程的任意 $C^2$ 标量函数的一个有用的“带迹”Itô 公式。最后,作为动机,我们研究了 $N \times N$ 厄米矩阵 Itô 过程的 $C^2$ 标量函数的 Itô 公式。

英文摘要:

In a recent paper, the author introduced a rich class $NC^k(\mathbb{R})$ of "noncommutative $C^k$" functions $\mathbb{R} \to \mathbb{C}$ whose operator functional calculus is $k$-times differentiable and has derivatives expressible in terms of multiple operator integrals (MOIs). In the present paper, we explore a connection between free stochastic calculus and the theory of MOIs by proving an Itô formula for noncommutative $C^2$ functions of self-adjoint free Itô processes. To do this, we first extend P. Biane and R. Speicher's theory of free stochastic calculus -- including their free Itô formula for polynomials -- to allow free Itô processes driven by multidimensional semicircular Brownian motions. Then, in the self-adjoint case, we reinterpret the objects appearing in the free Itô formula for polynomials in terms of MOIs. This allows us to enlarge the class of functions for which one can formulate and prove a free Itô formula from the space originally considered by Biane and Speicher (Fourier transforms of complex measures with two finite moments) to the strictly larger space $NC^2(\mathbb{R})$. Along the way, we also obtain a useful "traced" Itô formula for arbitrary $C^2$ scalar functions of self-adjoint free Itô processes. Finally, as motivation, we study an Itô formula for $C^2$ scalar functions of $N \times N$ Hermitian matrix Itô processes.

机构、总结、中文摘要均由AI分析而来,可能存在错误,请以论文正文为准。

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