Geschreven door studenten die geslaagd zijn Direct beschikbaar na je betaling Online lezen of als PDF Verkeerd document? Gratis ruilen 4,6 TrustPilot
logo-home
Samenvatting

Summary - (1/2) Stochastic Modelling (X_400646)

Beoordeling
-
Verkocht
-
Pagina's
16
Geüpload op
17-10-2023
Geschreven in
2023/2024

Preparing for the Stochastic Modelling midterm at VU Amsterdam? It's no secret—it's tough! But, breathe easy. This summary has you covered for the first midterm. Don't drown in the sea of notes, streamline your revision with this guide.

Meer zien Lees minder

Voorbeeld van de inhoud

Contents
1 Introduction to Markov Chains 3
1.1 Why Markov Chains? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.2 Characteristics of Discrete-time Markov Chains . . . . . . . . . . 3
1.2.1 Discrete-time . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.2.2 Countable State Space . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.2.3 Markov Chains . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.2.4 Time-homogeneity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.3 Transition Diagram and Matrix . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.3.1 Transition Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.3.2 Transition Matrix . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.4 Formulating a DTMC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

2 Examples and Remarks 4
2.1 Gambling or Random Walk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2.2 Sanity Check . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

3 Conclusion 5

4 Transient Distribution 6
4.1 Probability to Visit a Sequence of States . . . . . . . . . . . . . . 6
4.2 n-step Transition Probabilities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
4.3 Transient Distribution at Time n . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

5 Hitting Times 7
5.1 Hitting Times and Probabilities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
5.2 Expectation of Hitting Times . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
5.3 Conditioning on the First Step . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
5.4 Remarks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

6 Communicating Classes in Markov Chains 8
6.1 Definition and Properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
6.1.1 Definition (Communicating States): . . . . . . . . . 8
6.1.2 Definition (Absorbing Class): . . . . . . . . . . . . . . . . 8
6.1.3 Definition (Periodicity): . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
6.1.4 Definition (Irreducibility): . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

7 Long-term Behavior of DTMCs 9
7.1 Definitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
7.2 Practical Importance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
7.2.1 π occ : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
7.2.2 π lim : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9




1

, 7.3 Finding π occ and π lim . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
7.4 Existence π lim , π occ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
7.5 Strategy for Multiclass . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

8 Costs in DTMCs 11
8.1 Long-run Average Costs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
8.2 Expected Costs in Equilibrium . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

9 Exponential Distribution 12
9.1 Memorylessness . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
9.2 Total Probability Law . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
9.3 Competing Exponentials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

10 The Poisson Process 14
10.1 Context: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
10.2 Definition 1 (Exponential inter-arrivals): . . . . . . . . . . . . . . 14
10.3 Definition 2 (Poisson increments): . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
10.4 Remark on Poisson process vs. Poisson distribution: . . . . . . . 15
10.5 Properties: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
10.6 Interconnection of Poisson Process Properties: . . . . . . . . . . . 15

11 Merging & Splitting for Poisson Random Variables 16
11.1 Definition of Poisson Random Variable . . . . . . . . . . . . . . . 16
11.2 Merging of Poisson Random Variables . . . . . . . . . . . . . . . 16
11.3 Splitting / Thinning of Poisson Random Variables . . . . . . . . 16
11.4 Merging & Splitting for Poisson Processes . . . . . . . . . . . . . 16
11.4.1 Merging of Poisson Processes . . . . . . . . . . . . . . . . 16
11.4.2 Splitting / Thinning of Poisson Processes . . . . . . . . . 17




2

, 1 Introduction to Markov Chains
1.1 Why Markov Chains?
• Markov Chains are tractable: analysis is feasible with many standard
procedures.
• They can predict time-average behavior, such as average costs per day or
the fraction of lost customers.
• Many real-world scenarios can be modeled using Markov Chains.

1.2 Characteristics of Discrete-time Markov Chains
1.2.1 Discrete-time
A DTMC is a sequence of random variables {X0 , X1 , X2 , . . .} where the index
n represents discrete time units.

1.2.2 Countable State Space
All possible values of Xn for n = 0, 1, 2, . . . are in a countable set S, termed the
state space.

1.2.3 Markov Chains
A sequence of random variables is a Markov Chain if it possesses the Markov
property: the next state depends only on the present state, not on any prior
history.

1.2.4 Time-homogeneity
A DTMC is time-homogeneous if its transition probabilities remain constant
over time.

1.3 Transition Diagram and Matrix
1.3.1 Transition Diagram
The transition diagram is a graphical representation of a DTMC. It provides a
visual overview of the system’s dynamics, making it easier to understand and
analyze.

• States: Each state in the state space S is represented as a node or circle
in the diagram.
• Transitions: Arrows between states represent possible transitions. The
direction of the arrow indicates the direction of the transition.




3

Documentinformatie

Geüpload op
17 oktober 2023
Aantal pagina's
16
Geschreven in
2023/2024
Type
SAMENVATTING

Onderwerpen

€17,49
Krijg toegang tot het volledige document:

Verkeerd document? Gratis ruilen Binnen 14 dagen na aankoop en voor het downloaden kun je een ander document kiezen. Je kunt het bedrag gewoon opnieuw besteden.
Geschreven door studenten die geslaagd zijn
Direct beschikbaar na je betaling
Online lezen of als PDF

Maak kennis met de verkoper

Seller avatar
De reputatie van een verkoper is gebaseerd op het aantal documenten dat iemand tegen betaling verkocht heeft en de beoordelingen die voor die items ontvangen zijn. Er zijn drie niveau’s te onderscheiden: brons, zilver en goud. Hoe beter de reputatie, hoe meer de kwaliteit van zijn of haar werk te vertrouwen is.
cedm9 Vrije Universiteit Amsterdam
Bekijk profiel
Volgen Je moet ingelogd zijn om studenten of vakken te kunnen volgen
Verkocht
17
Lid sinds
8 jaar
Aantal volgers
15
Documenten
4
Laatst verkocht
1 jaar geleden

4,4

5 beoordelingen

5
3
4
1
3
1
2
0
1
0

Recent door jou bekeken

Waarom studenten kiezen voor Stuvia

Gemaakt door medestudenten, geverifieerd door reviews

Kwaliteit die je kunt vertrouwen: geschreven door studenten die slaagden en beoordeeld door anderen die dit document gebruikten.

Niet tevreden? Kies een ander document

Geen zorgen! Je kunt voor hetzelfde geld direct een ander document kiezen dat beter past bij wat je zoekt.

Betaal zoals je wilt, start meteen met leren

Geen abonnement, geen verplichtingen. Betaal zoals je gewend bent via iDeal of creditcard en download je PDF-document meteen.

Student with book image

“Gekocht, gedownload en geslaagd. Zo makkelijk kan het dus zijn.”

Alisha Student

Bezig met je bronvermelding?

Maak nauwkeurige citaten in APA, MLA en Harvard met onze gratis bronnengenerator.

Bezig met je bronvermelding?

Veelgestelde vragen