Piecewise deterministic Markov processes (PDMPs) are a class of stochastic processes with applications in several fields of applied mathematics spanning from mathematical modeling of physical phenomena to computational methods. A PDMP is specified by three characteristic quantities: the deterministic motion, the law of the random event times, and the jump kernels. The applicability of PDMPs to real world scenarios is currently limited by the fact that these processes can be simulated only when these three characteristics of the process can be simulated exactly. In order to overcome this problem, we introduce discretisation schemes for PDMPs which make their approximate simulation possible. In particular, we design both first order and higher order schemes that rely on approximations of one or more of the three characteristics. For the proposed approximation schemes we study both pathwise convergence to the continuous PDMP as the step size converges to zero and convergence in law to the invariant measure of the PDMP in the long time limit. Moreover, we apply our theoretical results to several PDMPs that arise from the computational statistics and mathematical biology literature.


翻译:PDMP 程序( PDMPs ) 是一系列随机过程, 其应用数学领域的应用从物理现象的数学建模到计算方法。 PDMP 由三种特性指定: 确定性运动、 随机事件时间法和跳心。 PDMP 程序对真实世界情景的适用性目前受到限制, 这是因为这些过程只有在能够准确模拟过程的这三个特点时才能模拟。 为了克服这一问题, 我们为PDMP 引入了离散方案, 使它们有可能进行近似模拟。 特别是, 我们设计了第一顺序和更高顺序方案, 以三种特征中的一种或多种的近似值为根据。 对于拟议的近似方案, 我们研究与连续的PDMP 的路径趋同, 因为在很长的时间范围内, 步态大小与零相趋同, 法律上的趋同度与PDMP 的内变量测量。 此外, 我们把我们的理论结果应用到数个PDMPPDMP 中, 的计算和数学生物学文献中产生的几个 PDMP 。

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