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格点分支随机游动剖面的 Edgeworth 展开

概率论 2016-06-14 v2

摘要

考虑离散时间下 Z\mathbb Z 上的分支随机游动。记 Ln(k)L_n(k) 为时刻 nN0n\in\mathbb N_0 位于位点 kZk\in\mathbb Z 的粒子数。我们将函数 kLn(k)k\mapsto L_n(k) 称为该分支随机游动(在时刻 nn)的剖面。我们建立了当 nn\to\inftyLn(k)L_n(k) 的如下渐近展开式:eφ(0)nLn(k)=e12xn2(k)2πφ(0)nj=0rFj(xn(k))nj/2+o(nr+12)a.s., e^{-\varphi(0)n} L_n(k) = \frac{e^{-\frac 12 x_n^2(k)}}{\sqrt {2\pi \varphi''(0) n}} \sum_{j=0}^r \frac{F_j(x_n(k))}{n^{j/2}} + o\left(n^{-\frac{r+1}{2}}\right) \quad a.s., 其中 rN0r\in\mathbb N_0 为任意值,φ(β)=logkZeβkEL1(k)\varphi(\beta)=\log \sum_{k\in\mathbb Z} e^{\beta k} \mathbb E L_1(k) 是分支随机游动强度的累积量生成函数,且 xn(k)=kφ(0)nφ(0)n. x_n(k) = \frac{k-\varphi'(0) n}{\sqrt{\varphi''(0)n}}. 该展开式在 kZk\in\mathbb Z 上一致成立,概率为 1,且 FjF_j 为多项式,其随机系数可通过 φ\varphi 的导数及 Biggins 鞅在 0 处的极限的导数来表示。利用指数倾斜(exponential tilting),我们还建立了更一般的展开式,覆盖了除极值外的整个分支随机游动范围。作为该展开式在 r=0,1,2r=0,1,2 时的应用,我们以统一的方式恢复了许多已知结果,并建立了一些新的极限定理。特别地,我们研究了个体占据数 Ln(kn)L_n(k_n) 的几乎必然(a.s.)行为,其中 knZk_n\in\mathbb Z 以某种正则方式依赖于 nn。我们还证明了关于剖面众数 argmaxkZLn(k)\arg \max_{k\in\mathbb Z} L_n(k) 和高度 maxkZLn(k)\max_{k\in\mathbb Z} L_n(k) 的几乎必然极限定理。这些量的渐近行为取决于漂移参数 φ(0)\varphi'(0) 是整数、非整数有理数还是无理数。

关键词

引用

@article{arxiv.1503.04616,
  title  = {Edgeworth expansions for profiles of lattice branching random walks},
  author = {Rudolf Grübel and Zakhar Kabluchko},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1503.04616},
  year   = {2016}
}

备注

34 pages, 5 figures