【Gauss測度とCameron-Martin空間】

《局所凸空間上のGauss測度》
$X$を局所凸空間とし,$X^*$をその位相的双対空間とする.$\sigma(X^*)$上の確率測度$\gamma$で,全ての$f \in X^*$について像測度$f_* \gamma$が$\mathbb{R}$上のGauss測度となるようなものを,$X$上のGauss測度と呼ぶ.

《Gauss測度の平均と分散》
$\gamma$を局所凸空間$X$上のGauss測度とする.
このとき,$X^* \subset L^2(\gamma)$である.実際,$f \in X^*$とすれば,$f_*\gamma$がGauss測度であることから
$$\int_X \lvert f(x) \rvert^2 \gamma(\mathrm{d}x) = \int_{\mathbb{R}} \lvert y \rvert^2 f_* \gamma(\mathrm{d}y) < \infty$$が成り立つ.そこで,
$$m_\gamma(f)= \int_X f \mathrm{d}\gamma \qquad f \in X^*$$および
$$v_{\gamma}(f,g) = \int_X (f-m_{\gamma}(f))(g-m_{\gamma}(g)) \mathrm{d}\gamma$$と定義する.

このとき,積分の線形性より$m_\gamma \colon X^* \to \mathbb{R}$は線形写像であり,また$v_{\gamma} \colon X^* \times X^* \to \mathbb{R}$は双線形写像となる.$m_{\gamma}$を$\gamma$の平均と呼び,$v_{\gamma}$を$\gamma$の共分散と呼ぶ.

《Cameron-Martin空間》
Gauss測度$\gamma$に対して,
$$X^*_\gamma = \operatorname{Cl}_{L^2(\gamma)} \{ f-m_\gamma(f) \} \subset L^2(\gamma)$$と定義する.このとき,$X^*_\gamma$の元はどれも中心化Gauss型確率変数となっている.$X^*_\gamma$は$L^2(\gamma)$の閉部分空間だから,$L^2(\gamma)$の内積の制限によりHilbert空間となる.これを$\gamma$の再生核Hilbert空間と呼ぶ.

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$x \in X$に対して,
$$\lVert x \rVert_{H(\gamma)} = \sup \{ \langle x^*,x \rangle \mid x^* \in X^*, v_\gamma(x^*,x^*) \leq 1 \}$$とおき,
$$ H(\gamma) = \{ x \in X \mid \lVert x \rVert_{H(\gamma)} < \infty \}$$と定義する.このように定義された空間$H(\gamma)$をCameron-Martin空間と呼ぶ.

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Cameron-Martin空間$X^*_\gamma$は次のように特徴づけられる.

[命題]
分散関数$v_\gamma$を,標準的な同型により$\operatorname{Hom}_{\mathbb{R}}(X^*,(X^*)^\vee)$の元と考える.(ただし,$E^{\vee}$は線形空間$E$の代数的双対を表す.)このとき,$H(\gamma) \subset v_\gamma(X^*_\gamma)$が成り立つ.さらに,$x = v_\gamma x^*$ならば$\lVert x \rVert_{H(\gamma)} = \lVert x^* \rVert_{L^2(\gamma)}$となる.

[系]
$v_\gamma(X^*_\gamma) \subset X$なら$v_\gamma(X^*_\gamma) = H(\gamma)$であり,$v_\gamma \colon X^*_\gamma \to H(\gamma)$は等長な同型写像となる.特に,Cameron-Martin空間$H(\gamma)$はHilbert空間の構造をもつ.

《平行移動の絶対連続性》
$h \in X$に対して,平行移動作用素$\tau_h \colon X \to X$を$\tau_h(x) = x + h$により定める.

[定理]
$x \in H(\gamma)$ならば,平行移動した測度$(\tau_h)_* \gamma$は元のGauss測度$\gamma$と同値である.$v_\gamma(x^*) = x$と表せば,そのRadon-Nikodym導関数は
$$\frac{\mathrm{d}(\tau_h)_* \gamma}{\mathrm{d}\gamma}(x) = \exp \left( x^*(x) - \frac{1}{2} \lVert x \rVert^2_{H(\gamma)} \right)$$で与えられる.

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