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PGE977 - Tópicos Especiais em Processos Estocásticos

Pós-graduação em Estatística da UFPE

Informação e material da disciplina ministrada por Pablo Rodriguez na UFPE (última atualização: 04 de março de 2023)

SOBRE A DISCIPLINA
Visão geral

A Teoría das Probabilidades é uma sub-área da Matemática usada para a representação e o estudo de fenômenos aleatórios. Desta forma, a disciplina torna-se fundamental para quem deseja desenvolver pesquisa original na área de Probabilidade e Estatística. A disciplina PGE977 - Tópicos Especiais em Processos Estocásticos, de nível de mestrado e de doutorado, reúne conceitos introdutórios relacionados ao estudo de processos estocásticos especiais e estruturas aleatórias. Os conceitos serão ministrados guiando o(a) estudante desde as noções básicas de cadeias de Markov até o entendimento de diversos modelos probabilísticos especiais como os processos de ramificação e alguns modelos de sistema de partículas interagentes. A disciplina também incluirá o estudo de modelos de percolação, desde o modelo independente de elos até modelos de percolação propostos e estudados recentemente na literatura.  Assim, o conteúdo da disciplina constitui uma introdução de modelos, técnicas e resultados de utilidade para quem tem interesse em aprofundar seu conhecimento para trabalhar em linhas de pesquisa relacionadas à Teoria da Probabilidade e suas aplicações.

PLANO DE TRABALHO 2023.1
Atividades e avaliação

A disciplina será ministrada de março a junho de 2023. Ao longo do semestre serão indicados exercícios com o intuito de fixar conceitos. Haverá duas avaliações, sendo uma delas formada por exercícios selecionados e a segunda pela apresentação de um seminário. O assunto de cada aula será comunicado com antecedência e material relacionado ao conteúdo estará disponível nesta página (Slides e/ou material bibliográfico indicado). Serão duas aulas por semana:

  • 3as (13h00 a 15h00) na sala 317;

  • 5as (15h00 a 17h00) na sala 317.

Relação de aulas

A disciplina usualmente está formada por um conjunto de tópicos organizados em aulas teóricas seguidas de seminários de avaliação. O assunto de cada aula é divulgado com antecedência e o conteúdo pode ser encontrado nesta página (Slides e/ou material bibliográfico indicado). 

Relação de tópicos

Seminários.

  1. Motivação: problemas de probabilidade.

  2. Problema da ruína do jogador e passeios aleatórios.

  3. Modelo dos sapos nos inteiros.
  4. Cadeias de Markov a tempo discreto.

  5. Critérios de recurrência e transitoriedade.

  6. Aplicações para o estudo dos passeios aleatórios.

  7. CMTD com espaços de estado finitos.

  8. Análise do primeiro passo.

  9. Acoplamento.

  10. Processos de ramificação.

  11. Percolação independente de elos.

  12. Modelos de percolação em árvores.
  13. Percolação orientada, outros modelos de percolação.

  14. Processos de Poisson.
  15. Modelo de percolação contínua

  16. Cadeias de Markov a tempo continuo.
  17. Processo de contato.

  18. Álgebras de evolução markovianas.

  19. Tópicos especiais.
Nota final

A nota final na disciplina será calculada pela média aritmética das notas das duas avaliações aplicadas. O conceito A será atribuído para quem tiver nota final maior ou igual a 8,5. Estudantes com nota final maior ou igual a 7,0 e menor que 8,5 ficarão com conceito B. O conceito C será atribuído para quem tiver nota final maior ou igual a 6,0 e menor que 7,0. Abaixo de 6,0 o conceito será D.

Referências e material sugerido!

01/

Livro: Geoffrey Grimmett. Probability on Graphs. 1st ed. Cambridge. 2010.

Tópicos: Percolação independente de elos, percolação orientada, processo de contato.

03/

Livro: Sheldon M. Ross. Introduction to Probability Models. 10th ed. Academic Press. 2010.

Tópicos: cadeias de Markov, processos de Poisson.

05/

Notas: P. Ferrari, A. Galves. Acoplamento em processos estocásticos. SBM. IMPA. Rio de Janeiro. 1997.

Tópicos: acoplamento, processos de Poisson.

07/

Artigo: C.F. Coletti, R.J. Gava, P.M. Rodriguez, On the existence of accessibility in a tree-indexed percolation model, Phys. A 492 (2018), 382-388.

Tópico: percolação accessível.

09/

Notas: P. M. Rodriguez, Modelos probabilísticos, In: Actas del XV Congreso "Dr. Antonio A. R. Monteiro" (2019).

Tópico: passeio aleatório e modelo dos sapos nos inteiros, percolação de elos e percolação accessível.

02/

Livro: Rinaldo B. Schinazi. Classical and Spatial Stochastic Processes. 1st ed. Birkhäuser. 1999. Ver também: Uma introdução aos processos estocásticos espaciais, IMPA, 1995.

Tópicos: Cadeias de Markov, passeios aleatórios, processos de ramificação, percolação em árvores.

04/

Notas: Luiz Renato Gonçalves Fontes. Notas em Percolação. IME-USP. 1996.

Tópicos: percolação independente de elos.

06/

Artigo: E. Lebensztayn, P.M. Rodríguez, The disk-percolation model on graphs, Statist. Probab. Lett. 78 (2008), no. 14, 2130-2136.

Tópico: percolação de discos.

08/

Artigo: N. Gantert and P. Schmidt, Recurrence for the frog model with drift on Z, Markov Process. Related Fields 15 (2009), no. 1, 51-58.

Tópico: modelo dos sapos nos inteiros.

Tópicos de Aula (slides, listas etc)

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Semana 1

Problemas de probabilidade

Motivação da disciplina com exemplos e revisão de conceitos básicos de teoria das probabilidades.

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Semana 4

Cadeias de Markov a tempo discreto II

Propriedades de recurrência e transiência. Aplicação para o passeio aleatório em Zd.

Slides - Material sugerido: referência 11 (Capítulo 2)

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Semana 7

Revisão de passeios aleatórios

Detalhes da prova de transiência do passeio aleatório em Z3 e Z4.

Slides - Aviso: entregar exercícios 2, 5, 8, 16 e 18 da Lista 1 no dia 25/01.

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Semana 10

Outros modelos de percolação

Percolação orientada, percolação de sítios e percolação de discos.

Slides - Material sugerido: ref. 1 (Seção 3.4), ref. 12 (seção 1.6), ref. 6. 

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Semana 13

Introdução às cadeias de Markov a tempo contínuo

Primeiras definições de CMTC. Motivação do processo de contato.

Material sugerido: ref. 3 (Capítulo 6) e ref. 1 (Seção 10.2).  

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Semana 2

Ruína do jogador e passeios aleatórios

Problema da ruína do jogador e primeiro contato com conceitos de passeios aleatórios.

Slides - Material sugerido: referência 10 (Seção 2)

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Semana 5

Análise do primeiro paso e acoplamento

Método de anáilse do primeiro passo e exemplos de acoplamento através de cadeias de nascimento e morte.

Slides - Material sugerido: referência 2 (Seções I.4 e I.5) - Exercícios

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Semana 8

Percolação independente de elos

Transição de fase para o modelo de percolação. Propriedades.

Slides - Material sugerido: referência 4 (Capítulo 1) 

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Semana 11

Processos de Poisson: motivação

Distribuições Poisson e Exponencial. Motivação de processos de Poisson.

Slides - Material sugerido: ref. 3 (Capítulo 5). 

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Semana 3

Cadeias de Markov a tempo discreto

Primeiras definições da teoría das cadeias de Markov a tempo discreto. Recurrência e transiência.

Slides - Material sugerido: referência 11 (Capítulo 2)

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Semana 6

Processos de ramificação: sobrevivência e extinção

Processos de ramificação e processos de ramificação em meios variáveis

Slides - Material sugerido: referência 2 (Seção I.9) 

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Semana 9

Percolação acessível em árvores

Transição de fase para o modelo de percolação acessível.

Slides - Material sugerido: referência 10 (Seção 3) 

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Semana 12

Processos de Poisson: propriedades, extensões

Propriedades dos processos de Poisson, generalizações.

Material sugerido: ref. 3 (Capítulo 5). Aviso: entregar Lista 2 no dia 15/02. 

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