title: Infinite dimensional Markovian lifts of non-Markovian dynamics
title: Continuum seed-bank and price impact models
titleType: Subtitle
Creators: name: Jiao, Likai
Publisher: name: Humboldt-Universität zu Berlin
Year: 2025
Subjects: subject: Markov'sche Hebemethode
subject: Kontinuums-Samenbankmodell
subject: Unendlichdimensionales Preiseinflussmodell
subject: Wright-Fisher-Diffusion
subject: Koaleszenz
subject: Linear-quadratisches Kontrollproblem
subject: Markovian lifting method
subject: Continuum seed-bank model
subject: Infinite-dimensional price impact model
subject: Wright-Fisher diffusion
subject: Coalescent
subject: Linear-Quadratic control
subject: 519 Wahrscheinlichkeiten und angewandte Mathematik

description: Diese Dissertation wendet eine unendlichdimensionalen Markov'schen Hebemethode auf nicht-Markov'sche Dynamiken an und schlägt das Modell der kontinuierlichen Saatbank sowie ein unendlichdimensionales Preisbeeinflussungsmodell vor. Wir verallgemeinern das Saatbankmodell aus [BGCKWB16], um allgemeinere Dormanzzeitverteilungen zu berücksichtigen. Inspiriert von [GdHO22] führen wir die Wright-Fisher-Diffusion und Koaleszenz mit einer Kontinuität von Saatbänken ein. Durch die Formulierung einer unendlichen dimensionale stochastischen Differentialgleichung beweisen wir die Existenz einer eindeutigen starken Lösung: der kontinuierlichen Saatbank-Diffusion. Anschließend zeigen wir, dass dieser Diffusionsprozess das Skalierungs-Limit der Allelfrequenzprozesse in einer Reihe von diskreten Wright-Fisher-Modellen darstellt. Darüber hinaus stellen wir eine Dualitätsbeziehung zwischen der kontinuierlichen Saatbank-Diffusion und der kontinuierlichen Saatbank-Koaleszenz her und diskutieren einige grundlegende Eigenschaften dieses Koaleszenzprozesses. Im finanziellen Bereich entwickeln wir, ähnlich wie im kontinuierlichen Saatbankmodell, einen unendlichen transienten Preisbeeinflussungsprozess. Dieser Prozess ist ein Markov'sche Hebung eines nicht-Markov'schen 1-dimensionalen Preisbeeinflussungsprozesses. In einem additiven Preisbeeinflussungsszenario vereinfachen wir, entsprechend den Methoden in [AKU22] und [BB24], das Problem der optimalen Liquidation zu einem linearen-quadratischen Optimalsteuerproblem. Strafterm werden in das erwartete Kostenfunktional eingeführt, um die eindeutige Lösbarkeit sicherzustellen. Schließlich stellen wir in Szenarien wie multiplikativen Preisbeeinflussungen die Skorokhod M1-Kontinuität der Kosten im unendlichen Dimensionen-Setting sicher.
description: This thesis applies an infinite-dimensional Markovian lifting method to non-Markovian dynamics, proposing the continuum seed-bank model and an infinite-dimensional price impact model. We generalize the seed-bank model from [BGCKWB16] to accommodate more general dormancy time distributions. Inspired by [GdHO22], we introduce the Wright-Fisher diffusion and coalescent with a continuum of seed-banks. By formulating an infinite-dimensional stochastic differential equation, we prove the existence of a unique strong solution: the continuum seed-bank diffusion. We then show that this diffusion process is the scaling limit of allele frequency processes in a sequence of discrete-time Wright-Fisher type models. Furthermore, we establish a duality relation between the continuum seed-bank diffusion and the continuum seed-bank coalescent, and discuss some basic properties of this coalescent process. In the financial domain, akin to the continuum seed-bank model, we develop an infinite-dimensional transient price impact process. This process is a Markovian lift of a non-Markovian 1-dimensional price impact process. In an additive price impact scenario, following the methods in [AKU22] and [BB24], we simplify the optimal liquidation problem to a linear-quadratic optimal control problem. Penalty terms are introduced into the expected cost functional to ensure unique solvability. Finally, in scenarios such as multiplicative price impacts, we establish the Skorokhod M1 continuity of the cost in the infinite-dimensional setting.