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Markov renewal process

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1751: 54: 1270: 836: 613: 1265:{\displaystyle {\begin{aligned}&\Pr(\tau _{n+1}\leq t,X_{n+1}=j\mid (X_{0},T_{0}),(X_{1},T_{1}),\ldots ,(X_{n}=i,T_{n}))\\={}&\Pr(\tau _{n+1}\leq t,X_{n+1}=j\mid X_{n}=i)\\={}&\Pr(X_{n+1}=j\mid X_{n}=i)(1-e^{-\lambda _{i}t}),{\text{ for all }}n\geq 1,t\geq 0,i,j\in \mathrm {S} ,i\neq j\end{aligned}}} 293: 1499: 1711: 608:{\displaystyle {\begin{aligned}&\Pr(\tau _{n+1}\leq t,X_{n+1}=j\mid (X_{0},T_{0}),(X_{1},T_{1}),\ldots ,(X_{n}=i,T_{n}))\\={}&\Pr(\tau _{n+1}\leq t,X_{n+1}=j\mid X_{n}=i)\,\forall n\geq 1,t\geq 0,i,j\in \mathrm {S} \end{aligned}}} 841: 298: 1319: 1561: 831:. In other words, if the inter-arrival times are exponentially distributed and if the waiting time in a state and the next state reached are independent, we have a continuous-time Markov chain. 240: 773: 286: 127: 715: 81: 1550: 1523: 1301: 800: 675: 648: 181: 154: 41:, can be derived as special cases among the class of Markov renewal processes, while Markov renewal processes are special cases among the more general class of 1494:{\displaystyle \Pr(X_{n+1}=j\mid X_{0},X_{1},\ldots ,X_{n}=i)=\Pr(X_{n+1}=j\mid X_{n}=i)\,\forall n\geq 1,i,j\in \mathrm {S} } 1880: 1855: 1830: 1706:{\displaystyle \Pr(\tau _{n+1}\leq t\mid T_{0},T_{1},\ldots ,T_{n})=\Pr(\tau _{n+1}\leq t)\,\forall n\geq 1,\forall t\geq 0} 1794: 1772: 1765: 183:
represents the associated states in the sequence of states (see Figure). Let the sequence of inter-arrival times
1873:
Semi-Markov chains and hidden semi-Markov models toward applications: their use in reliability and DNA analysis
1310:. In other words, if the time variables are ignored in the Markov renewal process equation, we end up with a 186: 828: 807: 720: 1734: 1311: 1902: 1525:
s is independent and identically distributed, and if their distribution does not depend on the state
1759: 1739: 824: 817: 245: 86: 1556:. So, if the states are ignored and we have a chain of iid times, then we have a renewal process. 680: 64: 1776: 823:
A semi-Markov process (defined in the above bullet point) in which all the holding times are
1528: 1508: 1279: 778: 653: 626: 159: 132: 8: 23: 1876: 1851: 1826: 810:. The process is Markovian only at the specified jump instants, justifying the name 38: 27: 1729: 1724: 288:
to be considered a Markov renewal process the following condition should hold:
42: 1896: 1306: 677:
be as defined in the previous statement. Defining a new stochastic process
34: 30: 53: 61:
In the context of a jump process that takes states in a state space
26:
in probability and statistics that generalize the class of
617: 1870: 1564: 1531: 1511: 1322: 1282: 839: 781: 723: 683: 656: 629: 296: 248: 189: 162: 135: 89: 67: 1705: 1544: 1517: 1493: 1295: 1264: 794: 767: 709: 669: 642: 607: 280: 234: 175: 148: 121: 75: 1894: 1644: 1565: 1408: 1323: 1112: 1024: 847: 481: 304: 1871:Barbu, Vlad Stefan; Limnios, Nikolaos (2008). 33:. Other classes of random processes, such as 57:An illustration of a Markov renewal process 1795:Learn how and when to remove this message 1675: 1458: 556: 1758:This article includes a list of general 52: 235:{\displaystyle \tau _{n}=T_{n}-T_{n-1}} 83:, consider the set of random variables 16:Generalization of Markov jump processes 1895: 1850:(2nd ed.). New York : Routledge. 618:Relation to other stochastic processes 1820: 1845: 1744: 768:{\displaystyle t\in [T_{n},T_{n+1})} 1303:in the Markov renewal process is a 13: 1764:it lacks sufficient corresponding 1691: 1676: 1487: 1459: 1242: 597: 557: 69: 14: 1914: 1749: 1864: 1839: 1825:. New York: Wiley & Sons. 1814: 1672: 1647: 1638: 1568: 1455: 1411: 1402: 1326: 1194: 1162: 1159: 1115: 1096: 1027: 1008: 1005: 973: 961: 935: 929: 903: 850: 762: 730: 553: 484: 465: 462: 430: 418: 392: 386: 360: 307: 275: 249: 156:represents the jump times and 116: 90: 1: 1807: 281:{\displaystyle (X_{n},T_{n})} 122:{\displaystyle (X_{n},T_{n})} 48: 829:continuous-time Markov chain 808:continuous-time Markov chain 710:{\displaystyle Y_{t}:=X_{n}} 242:. In order for the sequence 76:{\displaystyle \mathrm {S} } 7: 1735:Variable-order Markov model 1718: 10: 1919: 1312:discrete-time Markov chain 1846:Ross, Sheldon M. (1999). 825:exponentially distributed 1740:Hidden semi-Markov model 1552:, then the process is a 818:hidden semi-Markov model 20:Markov renewal processes 1779:more precise citations. 1875:. New York: Springer. 1707: 1546: 1519: 1495: 1297: 1266: 796: 769: 711: 671: 644: 609: 282: 236: 177: 150: 123: 77: 58: 1708: 1547: 1545:{\displaystyle X_{n}} 1520: 1518:{\displaystyle \tau } 1496: 1298: 1296:{\displaystyle X_{n}} 1267: 797: 795:{\displaystyle Y_{t}} 770: 712: 672: 670:{\displaystyle T_{n}} 645: 643:{\displaystyle X_{n}} 610: 283: 237: 178: 176:{\displaystyle X_{n}} 151: 149:{\displaystyle T_{n}} 124: 78: 56: 1848:Stochastic processes 1823:Stochastic processes 1562: 1529: 1509: 1320: 1280: 837: 816:-Markov. (See also: 779: 721: 681: 654: 627: 294: 246: 187: 160: 133: 87: 65: 1505:If the sequence of 1202: for all  806:as it happens in a 804:semi-Markov process 775:, then the process 1821:Medhi, J. (1982). 1703: 1542: 1515: 1491: 1293: 1262: 1260: 792: 765: 707: 667: 640: 605: 603: 278: 232: 173: 146: 119: 73: 59: 1882:978-0-387-73171-1 1857:978-0-471-12062-9 1832:978-0-470-27000-4 1805: 1804: 1797: 1203: 43:renewal processes 39:Poisson processes 1910: 1903:Markov processes 1887: 1886: 1868: 1862: 1861: 1843: 1837: 1836: 1818: 1800: 1793: 1789: 1786: 1780: 1775:this article by 1766:inline citations 1753: 1752: 1745: 1712: 1710: 1709: 1704: 1665: 1664: 1637: 1636: 1618: 1617: 1605: 1604: 1586: 1585: 1551: 1549: 1548: 1543: 1541: 1540: 1524: 1522: 1521: 1516: 1500: 1498: 1497: 1492: 1490: 1448: 1447: 1429: 1428: 1395: 1394: 1376: 1375: 1363: 1362: 1344: 1343: 1302: 1300: 1299: 1294: 1292: 1291: 1271: 1269: 1268: 1263: 1261: 1245: 1204: 1201: 1193: 1192: 1188: 1187: 1152: 1151: 1133: 1132: 1107: 1089: 1088: 1070: 1069: 1045: 1044: 1019: 1004: 1003: 985: 984: 960: 959: 947: 946: 928: 927: 915: 914: 893: 892: 868: 867: 843: 801: 799: 798: 793: 791: 790: 774: 772: 771: 766: 761: 760: 742: 741: 716: 714: 713: 708: 706: 705: 693: 692: 676: 674: 673: 668: 666: 665: 649: 647: 646: 641: 639: 638: 614: 612: 611: 606: 604: 600: 546: 545: 527: 526: 502: 501: 476: 461: 460: 442: 441: 417: 416: 404: 403: 385: 384: 372: 371: 350: 349: 325: 324: 300: 287: 285: 284: 279: 274: 273: 261: 260: 241: 239: 238: 233: 231: 230: 212: 211: 199: 198: 182: 180: 179: 174: 172: 171: 155: 153: 152: 147: 145: 144: 128: 126: 125: 120: 115: 114: 102: 101: 82: 80: 79: 74: 72: 24:random processes 1918: 1917: 1913: 1912: 1911: 1909: 1908: 1907: 1893: 1892: 1891: 1890: 1883: 1869: 1865: 1858: 1844: 1840: 1833: 1819: 1815: 1810: 1801: 1790: 1784: 1781: 1771:Please help to 1770: 1754: 1750: 1721: 1654: 1650: 1632: 1628: 1613: 1609: 1600: 1596: 1575: 1571: 1563: 1560: 1559: 1536: 1532: 1530: 1527: 1526: 1510: 1507: 1506: 1486: 1443: 1439: 1418: 1414: 1390: 1386: 1371: 1367: 1358: 1354: 1333: 1329: 1321: 1318: 1317: 1287: 1283: 1281: 1278: 1277: 1259: 1258: 1241: 1200: 1183: 1179: 1175: 1171: 1147: 1143: 1122: 1118: 1108: 1106: 1100: 1099: 1084: 1080: 1059: 1055: 1034: 1030: 1020: 1018: 1012: 1011: 999: 995: 980: 976: 955: 951: 942: 938: 923: 919: 910: 906: 882: 878: 857: 853: 840: 838: 835: 834: 786: 782: 780: 777: 776: 750: 746: 737: 733: 722: 719: 718: 701: 697: 688: 684: 682: 679: 678: 661: 657: 655: 652: 651: 634: 630: 628: 625: 624: 620: 602: 601: 596: 541: 537: 516: 512: 491: 487: 477: 475: 469: 468: 456: 452: 437: 433: 412: 408: 399: 395: 380: 376: 367: 363: 339: 335: 314: 310: 297: 295: 292: 291: 269: 265: 256: 252: 247: 244: 243: 220: 216: 207: 203: 194: 190: 188: 185: 184: 167: 163: 161: 158: 157: 140: 136: 134: 131: 130: 110: 106: 97: 93: 88: 85: 84: 68: 66: 63: 62: 51: 22:are a class of 17: 12: 11: 5: 1916: 1906: 1905: 1889: 1888: 1881: 1863: 1856: 1838: 1831: 1812: 1811: 1809: 1806: 1803: 1802: 1757: 1755: 1748: 1743: 1742: 1737: 1732: 1730:Renewal theory 1727: 1725:Markov process 1720: 1717: 1716: 1715: 1714: 1713: 1702: 1699: 1696: 1693: 1690: 1687: 1684: 1681: 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ISBN
978-0-470-27000-4
ISBN
978-0-471-12062-9
ISBN
978-0-387-73171-1
Category
Markov processes

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