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正多胞体的平均宽度与相关高斯变量的期望极大值

概率论 2016-04-07 v3 度量几何

摘要

一个旧猜想陈述:在所有内接于单位球面的单纯形中,正则者具有最大平均宽度。其等价表述为:对任意满足Eξ12==Eξn2=1\mathbb E\xi_1^2= \dots =\mathbb E\xi_n^2=1的零均值高斯向量(ξ1,,ξn)(\xi_1,\dots,\xi_n),有Emax{ξ1,,ξn}nn1Emax{η1,,ηn}, \mathbb E\,\max\{\xi_1,\dots,\xi_n\}\leq\sqrt{\frac{n}{n-1}}\, \mathbb E\,\max\{\eta_1,\dots,\eta_n\}, 其中η1,η2,,\eta_1,\eta_2,\dots,为独立标准高斯变量。利用此概率解释,我们导出该猜想的渐近版本。我们还表明具有2n2n个顶点的正则单纯形的平均宽度与具有相同顶点数的正则交叉多面体的平均宽度异常接近。从概率角度解释,我们的结果陈述为1Emax{η1,,ηn}Emax{η1,,η2n}min{2n2n1,1+Cnlogn}, 1\leq\frac{\mathbb E\,\max\{|\eta_1|,\dots,|\eta_n|\}}{\mathbb E\,\max\{\eta_1,\dots,\eta_{2n}\}} \leq\min\left\{\sqrt{\frac{2n}{2n-1}}, \, 1+\frac{C}{n\, \log n} \right\}, 其中C>0C>0为绝对常数。我们还计算了正则立方体、单纯形和交叉多面体在随机方向上投影长度WW的高阶矩,从而证明了S. Finch猜想的若干公式。最后,我们证明了随维度趋于\infty随机投影长度的分布极限定理。对于nn维单位立方体QnQ_n,我们证明WQn2nπndN(0,π3π), W_{Q_n} - \sqrt{\frac{2n}{\pi}} \overset{d}{\underset{n\to\infty}\longrightarrow} {\mathcal{N}} \left(0, \frac{\pi-3}{\pi}\right), 而对于单纯形和交叉多面体,极限分布与Gumbel双指数律相关。

关键词

引用

@article{arxiv.1511.08479,
  title  = {Mean width of regular polytopes and expected maxima of correlated Gaussian variables},
  author = {Zakhar Kabluchko and Alexander E. Litvak and Dmitry Zaporozhets},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1511.08479},
  year   = {2016}
}