ВЕРОЯТНОСТИ ПЕРЕХОДА ЗА НЕСКОЛЬКО ШАГОВ
Мы обозначим через вероятность перехода из
в
ровно за
шагов. Иначе говоря
есть условная вероятность попадания в
на
-м шаге при условии, что начальным состоянием. Было
; она равна сумме вероятностей всех путей
длины
, начинающихся в
и оканчивающихся в
. В частности,
и
(3.1)
По индукции мы получаем общую рекуррентную формулу
(3.2)
дальнейшая индукция по приводит к основному тождеству
(3.3)
(которое является частным случаем уравнения Колмогорова-Чепмена). Оно отражает тот простой факт, что первые шагов приводят из
в некоторое промежуточное состояние
и что вероятность последующего перехода из
в
не зависит от того, каким образом было достигнуто
.
Так же как и в случае , образовавших матрицу
, мы расположим
в матрицу, которую обозначим
. Тогда (3.2) утверждает, что для того, чтобы получит элемент
матрицы
, мы должны умножить элементы
-й строки
на соответствующие элементы
-го столбца
и сложить полученные произведения. Эта операция называется умножением матриц
и
и выражается символически равенством
. Данное определение позволяет назвать
-й степенью
; уравнение (3.3) выражает известный закон
.
Для того чтобы (3.3) было справедливо для всех , мы определим
, положив
и
при
, что вполне естественно.
Примеры.а) Независимые испытания. Обычно бывает трудно получить явные выражения для вероятностей перехода за несколько шагов, однако, к счастью они не представляют особого интереса. Как важное, хотя и тривиальное исключение, мы отметим частный случай независимых испытаний. Этот случай имеет место тогда, когда все строки тождественно совпадают с данным распределением вероятностей, и ясно без вычислений, чт о отсюда следует равенство
при всех
.
б) Серии успехов. В примере д) (серии успехов) легко видеть (либо из рекуррентной формулы (3.2), либо из самого определения процесса), что
В этом случае ясно, что сходится к матрице, такой, что все элементы в ее столбце с номером
равны
.