22CHAPITRE 2. INTRODUCTION À L’ANALYSE STOCHASTIQUE SUR LESVARIÉTÉSL 1 , ..., L d , L 11 , L 12 , ..., L dd tels que pour toute f ∈ C p (V ), on ait L(f) = L ij D ij f(x)+L k D k f(x).Remarque : Il est clair que L caractérise et est caractérisée par d + d(d+1)2éléments. Les nombres L k et 1 2 (Lij + L ji ) sont appelés les coefficients de L dans lacarte.Soit W α une autre carte au voisinage de x, la formule de changement de carte estdonnée par :L γ = L ij D ij W γ (x) + L k D k W γ (x)L αβ = L ij D i W α (x)D j W β (x).À ce stade, il n’y a pas de notion de partie d’ordre un d’un diffuseur (cela nécessiteraune notion supplémentaire : les connections, qui seront introduites dans la sectionsuivante), mais comme le montrent les deux formules précédentes, il y a une notionde diffuseur sans partie d’ordre deux, ce sont les vecteurs tangents.De la même manière que pour les vecteurs tangents, par une application C p entredeux variétés, on peut définir une notion de push forward de diffusion.Définition 1.2 L’ensemble de tous les diffuseurs en x sera notéÌxV ou τ x V , eton définira le fibré osculateurÌV := ⊔ x∈VÌxV . De même que pour les champsde vecteurs, il y a une notion de champ de diffuseurs qui forme un module surl’algèbre des fonctions C p−2 (V ).Exemple : Si A, B sont deux champs de vecteurs sur V alors AB est un champde diffuseurs sur V .De manière analogue à la construction des covecteurs, on définit un codiffuseuren x, comme étant un élément du dual de l’espace des diffuseurs en x. On noteral’ensemble des codiffuseursÌ∗ x V . On considèrera le fibré coosculateur qui est laréunion disjointe sur x ∈ V desÌ∗ x V . Comme pour les vecteurs tangents, unexemple simple de codiffuseur est donné par l’évaluation en une fonction, i.e. soientf ∈ C p (V ) et L ∈ÌxV , on notera d 2 f(x)(L) = L(f)(x). Tout codiffuseur en xs’écrira de cette manière. L’injection de T x V dansÌx(V ) s’inversera en passant audual. Il y aura une notion de restriction de codiffuseur à l’espace tangent ; on lanotera R. Prenons deux fontions f, g ∈ C p (V ), alors df et dg sont deux élémentsde T ∗ V . On définit df.dg ∈ÌxV à la manière du carré du champdf.dg(x) = 1 2 (d2 (fg)(x) − f(x)d 2 g(x) − g(x)d 2 f(x)).Cette construction s’étend au produit de deux covecteurs. On a alors :R(d 2 f(x)) = df(x),R(df.dg(x)) = 0.22
1. LA GÉOMÉTRIE D’ORDRE DEUX, CADRE DE LA GÉOMÉTRIESTOCHASTIQUE 23Le deuxième point se voit aisément par linéarité de la restriction et par la formuled(fg) = fdg + gdf.Il existe aussi une notion de différentielle symétrique de covecteur, et contrairementau diffuseur, il y a une notion de codiffuseur purement d’ordre deux dans lesens où leur restriction est nulle. Le sous espace des codiffuseurs purement d’ordredeux en x (KerR) est linéairement engendré par les ρ.ρ où ρ ∈ Tx ∗ V . Il existe unebijection entre le sous espace des codiffuseurs purement d’ordre deux et les formesquadratiques sur T x M ; on la notera Q et elle vérifiera Q(ρ.ρ) = ρ ⊗ ρ.La dualité entre codiffuseur et diffuseur s’exprime de la même manière que celleentre vecteur et covecteur.1.2 Semimartingale à valeurs dans une variété et intégralede formes d’ordre deux (codiffuseur) le long de semimartingalesLe théorème de Itô donne une caractérisation des semimartingales à valeursdans R n sans utiliser la structure d’espace vectoriel : soient une fonction f ∈ C 2 (R n )et X = (X 1 , ..., X n ) une semimartingale pour un certain espace probabilisé filtréà valeurs dans R n , alors f(X) est une semimartingale à valeurs dans R et on a ladécomposition de Doob-Meyer suivante :∫ tf(X t ) = f(X 0 ) + D k f(X t )dXt k + 1 D ij f(X t )d[X i , X j ] t . (1.1)02 0Ce théorème permet de redéfinir les semimartingales, à la différence très notableque, seule la structure différentielle est utilisée. C’est le premier pas vers une possibleextension aux variétés de la notion de semimartingale. La définition suivanteest due à Schwartz (1980).Soit (Ω, A, F t ,È) un espace probabilisé filtré satisfaisant les conditions standardsde continuité à droite de la filtration, où A est supposée complète et lestribus F t contiennent les évènements négligeables de A.Définition 1.3 Soit V une variété de classe C 2 au moins et X un processus àvaleurs dans V . On dira que X est une semimartingale ( pour (Ω, A, F t ,È)), sipour toutes fonctions f ∈ C 2 (V ), f(X) est une semimartingale réelle.On peut réécrire de façon symbolique l’équation ci-dessus (1.1) comme :∫ td(f(X t ) = D k f(X t )dX k t + 1 2 D ijf(X t )d[X i , X j ] t ,et l’envisager de manière formelle comme l’action du codiffuseur d 2 f en X t surle “diffuseur” DX := dX k D k + 1 2 d[Xi , X j ]D ij . L’intégrale d’un codiffuseur le long23
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proof : It is clear that F is smoot
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where Ut 3 is the horizontal lift o
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√πWe can choose ɛ, ɛ 2 such th
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HenceWe get:√√ n∑1 − ɛI t
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