ขอบเขตปัวซง
ในทางคณิตศาสตร์ขอบเขตปัวซง (Poisson boundary)คือปริภูมิความน่าจะเป็นที่เกี่ยวข้องกับการเดินสุ่ม (random walk ) มันเป็นวัตถุที่ออกแบบมาเพื่อเข้ารหัสพฤติกรรมเชิงอะซิมโทติกของการเดินสุ่ม กล่าวคือ วิถีการเคลื่อนที่เบี่ยงเบนอย่างไรเมื่อจำนวนก้าวเข้าสู่ค่าอนันต์ ถึงแม้จะเรียกว่าขอบเขต แต่โดยทั่วไปแล้วมันเป็นวัตถุเชิงทฤษฎีการวัดล้วนๆ และไม่ใช่ขอบเขตในความหมายเชิงโทโพโลยีอย่างไรก็ตาม ในกรณีที่การเดินสุ่มอยู่บนปริภูมิเชิงโทโพโลยี ขอบเขตปัวซงสามารถเชื่อมโยงกับขอบเขตมาร์ติน (Martin boundary ) ซึ่งเป็นการสร้างเชิงวิเคราะห์ที่ให้ขอบเขตเชิงโทโพโลยีที่แท้จริง ขอบเขตทั้งสองเกี่ยวข้องกับฟังก์ชันฮาร์มอนิกบนปริภูมิผ่านการวางนัยทั่วไปของสูตรปัวซง
โครงสร้างที่เกี่ยวข้องอีกอย่างหนึ่งคือขอบเขตฟูร์สเตนเบิร์กของกลุ่มลีแบบกึ่งง่าย
กรณีของระนาบไฮเปอร์โบลิก
สูตรปัวซงระบุว่า เมื่อกำหนดฟังก์ชันฮาร์มอนิกบวก บนดิสก์หน่วย :|z|<1\}} (นั่นคือที่ไหนคือตัวดำเนินการ Laplace–Beltramiที่เกี่ยวข้องกับเมตริก Poincaréบน) มีมาตรวัดที่ไม่ซ้ำกันอยู่ที่บริเวณชายแดน :|z|=1\}} โดยที่ความเท่าเทียมกัน
- ที่ไหนคือเคอร์เนลปัวซง
ใช้ได้กับทุกคนวิธีหนึ่งในการตีความเรื่องนี้คือ ฟังก์ชันต่างๆสำหรับครอบคลุมถึงการปรับขนาดจุดสุดขั้ว ทั้งหมด ในกรวยของฟังก์ชันฮาร์มอนิกที่ไม่เป็นลบ การตีความเชิงวิเคราะห์ของเซตนี้นำไปสู่แนวคิดทั่วไปของขอบเขตมาร์ตินขั้นต่ำ (ซึ่งในกรณีนี้คือขอบเขตมาร์ติน แบบเต็ม )
ข้อเท็จจริงนี้สามารถตีความได้ในเชิงความน่าจะเป็นเช่นกัน ถ้าการเคลื่อนที่แบบบราวน์บนด้วยเมตริกแบบปวงกาเร รีมันน์ จากนั้นกระบวนการเป็นมาร์ติงเกล แบบเวลาต่อเนื่อง และด้วยเหตุนี้จึงลู่เข้าสู่ฟังก์ชันบน ปริภูมิ ไวเนอร์ของวิถีที่เป็นไปได้ (อนันต์) เกือบทุกที่ดังนั้นสูตรของปัวซงจึงระบุพื้นที่ที่วัดได้นี้กับขอบเขตของมาร์ตินที่สร้างขึ้นข้างต้น และในที่สุดก็จะ...มีคุณสมบัติตามการวัดแบบเลเบส (โปรดทราบว่าการระบุนี้สามารถทำได้โดยตรง เนื่องจากเส้นทางในปริภูมิเวียนเนอร์จะลู่เข้าสู่จุดบนเกือบแน่นอน)การตีความนี้ของเนื่องจากปริภูมิของวิถีการเคลื่อนที่สำหรับกระบวนการมาร์คอฟเป็นกรณีพิเศษของการสร้างขอบเขตปัวซง
สุดท้ายนี้ โครงสร้างข้างต้นสามารถทำให้เป็นแบบไม่ต่อเนื่องได้ กล่าวคือ จำกัดเฉพาะการเดินแบบสุ่มบนวงโคจรของกลุ่มฟุคเซียนที่กระทำต่อสิ่งนี้ทำให้สามารถระบุฟังก์ชันฮาร์มอนิกบวกสุดขั้วบนกลุ่ม และปริภูมิของวิถีการเคลื่อนที่แบบสุ่มบนกลุ่ม (โดยสัมพันธ์กับมาตรวัดความน่าจะเป็นที่กำหนด) กับปริภูมิเชิงโทโพโลยี/เชิงวัดได้.
คำนิยาม
ขอบเขตปัวซงของการเดินสุ่มบนกลุ่มแบบไม่ต่อเนื่อง
อนุญาตเป็นกลุ่มที่แยกออกจากกันและการวัดความน่าจะเป็นบนซึ่งจะนำมาใช้ในการกำหนดการเดินแบบสุ่มบน(กระบวนการมาร์คอฟแบบเวลาไม่ต่อเนื่องซึ่งความน่าจะเป็นของการเปลี่ยนสถานะคือ); การวัดเรียกว่าการกระจายขั้นตอนสำหรับการเดินแบบสุ่ม ให้เป็นมาตรการอีกอย่างหนึ่งเกี่ยวกับซึ่งจะเป็นสถานะเริ่มต้นสำหรับการเดินแบบสุ่ม พื้นที่ของวิถีการเคลื่อนที่สำหรับได้รับมอบหน่วยวัดซึ่งค่าขอบคือ(ที่ไหนหมายถึงการสังเคราะห์ของการวัด นี่คือการกระจายของการเดินแบบสุ่มหลังจากนั้นขั้นตอน) นอกจากนี้ยังมีความสัมพันธ์สมมูล อีกด้วยบนซึ่งระบุถึงถ้ามีอยู่จริงโดยที่สำหรับทุกคน(วิถีทั้งสองมี "ส่วนท้าย" เหมือนกัน) ขอบเขตปัวซงของนั่นคือพื้นที่ที่วัดได้ได้มาจากผลหารของโดยความสัมพันธ์สมมูล[ 1 ]
ถ้าคือการแจกแจงเริ่มต้นของการเดินสุ่มที่มีการแจกแจงขั้นตอนจากนั้นจึงทำการวัดบนได้รับมาจากการผลักดันไปข้างหน้าของเป็นการวัดแบบคงที่สำหรับหมายความว่าสำหรับทุกชุดที่วัดได้ในขอบเขตปัวซง
เป็นไปได้ที่จะให้คำจำกัดความโดยนัยของขอบเขตปัวซงว่าเป็นค่าสูงสุด-ตั้งค่าด้วย-การวัดแบบอยู่กับที่โดยต้องเป็นไปตามเงื่อนไขเพิ่มเติมที่ว่าเกือบจะแน่นอนว่าลู่เข้าอย่างอ่อนๆไปยัง มวล ของDirac [ 2 ]
สูตรปัวซง
อนุญาตเป็น-ฟังก์ชันฮาร์มอนิกบนหมายความว่าจากนั้นตัวแปรสุ่มเป็นมาร์ติงเกลแบบเวลาไม่ต่อเนื่อง ดังนั้นจึงลู่เข้าเกือบแน่นอน กำหนดให้เป็นฟังก์ชันบนได้มาจากการหาลิมิตของค่าของตามเส้นทาง (ซึ่งมีการกำหนดไว้เกือบทุกที่บน)และไม่เปลี่ยนแปลงตามการเลื่อน) ให้และปล่อยให้เป็นการวัดที่ได้จากการสร้างข้างต้นด้วย(มวลของ Dirac ที่). ถ้าถ้าค่าเป็นบวกหรือมีขอบเขตจำกัดก็เช่นกัน และเรามีสูตรปัวซง :
สิ่งนี้สร้างการจับคู่แบบหนึ่งต่อหนึ่งระหว่าง-ฟังก์ชันฮาร์มอนิกที่มีขอบเขตและฟังก์ชันที่วัดได้ซึ่งมีขอบเขตโดยพื้นฐานบนโดยเฉพาะอย่างยิ่งขอบเขตปัวซงของเป็นเรื่องเล็กน้อย กล่าวคือ ลดลงเหลือเพียงจุดเดียว ก็ต่อเมื่อขอบเขตเพียงอย่างเดียวเท่านั้น-ฟังก์ชันฮาร์มอนิกบนมีค่าคงที่
คำจำกัดความทั่วไป
โดยทั่วไปแล้ว บริบทจะเป็นเรื่องของผู้ดำเนินการมาร์คอฟบนปริภูมิที่วัดได้ ซึ่งเป็นแนวคิดที่ขยายความจากผู้ดำเนินการมาร์คอฟเกี่ยวข้องกับการเดินแบบสุ่ม ทฤษฎีส่วนใหญ่สามารถพัฒนาได้ในบริบทที่เป็นนามธรรมและทั่วไปเช่นนี้
เขตแดนมาร์ติน
ขอบเขตของมาร์ตินสำหรับกลุ่มแยก
อนุญาตเป็นการเดินแบบสุ่มบนกลุ่มแบบไม่ต่อเนื่อง ให้เป็นความน่าจะเป็นที่จะได้รับจากถึงในขั้นตอน เช่นเมล็ดสีเขียวตามนิยามคือ:
ถ้าการเดินเป็นการเปลี่ยนแปลงชั่วคราว อนุกรมนี้จะลู่เข้าสำหรับทุกค่าตรึงจุดไว้และกำหนดเคอร์เนลของมาร์ตินโดย: การฝังตัวมีภาพที่ค่อนข้างกะทัดรัดสำหรับโทโพโลยีของการบรรจบกันแบบจุดต่อจุด และการทำให้กะทัดรัดแบบมาร์ตินคือการปิดของภาพนี้ จุดหนึ่งโดยปกติจะแสดงด้วยสัญลักษณ์.
เคอร์เนลของมาร์ตินเป็นฟังก์ชันฮาร์มอนิกบวก และฟังก์ชันฮาร์มอนิกบวกทุกฟังก์ชันสามารถแสดงได้ในรูปของปริพันธ์ของฟังก์ชันบนขอบเขต กล่าวคือ สำหรับฟังก์ชันฮาร์มอนิกบวกทุกฟังก์ชัน จะมีการวัดค่าบนเพื่อให้สูตรที่คล้ายกับสูตรปัวซงเป็นจริง:
มาตรการต่างๆได้รับการสนับสนุนบน ขอบเขตมาร์ติน ขั้นต่ำซึ่งองค์ประกอบต่างๆ สามารถระบุลักษณะได้ว่าเป็นขั้นต่ำเช่นกัน ฟังก์ชันฮาร์มอนิกบวกกล่าวกันว่ามีค่าน้อยที่สุดหากเป็นฟังก์ชันฮาร์มอนิกใดๆกับมีอยู่จริงโดยที่[ 3 ]
จริงๆ แล้วมีตระกูลการบีอัดแบบมาร์ตินอยู่หลายตระกูล นิยามอนุกรมกำเนิดกรีนดังนี้
กำหนดให้โดยรัศมีของการลู่เข้าของอนุกรมกำลัง นี้ และกำหนดสำหรับที่-มาร์ติน เคอร์เนล โดย การปิดการฝังตัวเรียกว่า-การอัดแน่นแบบมาร์ติน
ขอบเขตมาร์ตินของแมนิโฟลด์รีมันน์
สำหรับแมนิโฟลด์แบบรีมันน์ขอบเขตมาร์ตินจะถูกสร้างขึ้น (หากมีอยู่) ในลักษณะเดียวกับข้างต้น โดยใช้ฟังก์ชันกรีนของตัวดำเนินการลาปลาซ-เบลทรามีในกรณีนี้ ยังมีกลุ่มของการบีบอัดข้อมูลแบบมาร์ติน (Martin compactification) ที่เกี่ยวข้องกับตัวดำเนินการอีกด้วยสำหรับที่ไหนเป็นส่วนล่างสุดของสเปกตรัม ตัวอย่างที่สามารถใช้โครงสร้างนี้เพื่อกำหนดความกะทัดรัด ได้แก่ โดเมนที่มีขอบเขตในระนาบและปริภูมิสมมาตรประเภทไม่กะทัดรัด[ 4 ]
ความสัมพันธ์ระหว่างขอบเขตของมาร์ตินและปัวซง
มาตรการค่าที่สอดคล้องกับฟังก์ชันคงที่เรียกว่ามาตรวัดฮาร์มอนิกบนขอบเขตมาร์ติน ด้วยมาตรวัดนี้ ขอบเขตมาร์ตินจึงสมมาตรกับขอบเขตปัวซง
ตัวอย่าง
กลุ่มนิลโพเทนต์
ขอบเขตปัวซงและมาร์ตินนั้นไม่สำคัญสำหรับการเดินสุ่มแบบสมมาตรบนกลุ่มนิลโพเทนต์[ 5 ]ในทางกลับกัน เมื่อการเดินสุ่มไม่มีศูนย์กลาง การศึกษาขอบเขตมาร์ตินทั้งหมด รวมถึงฟังก์ชันขั้นต่ำ ก็ยังไม่สามารถสรุปได้อย่างชัดเจน
กลุ่มการโกหกและกลุ่มย่อยที่แยกจากกัน
สำหรับการเดินแบบสุ่มบน กลุ่ม Lieกึ่งง่าย(โดยที่การกระจายขั้นตอนมีความต่อเนื่องสัมบูรณ์เมื่อเทียบกับการวัด Haar ) ขอบเขต Poisson จะเท่ากับขอบเขต Furstenberg [ 6 ]ขอบเขต Poisson ของการเคลื่อนที่แบบบราวน์บนปริภูมิสมมาตรที่เกี่ยวข้องก็คือขอบเขต Furstenberg เช่นกัน[ 7 ]ขอบเขต Martin แบบเต็มก็ได้รับการศึกษาอย่างดีในกรณีเหล่านี้และสามารถอธิบายได้ในลักษณะทางเรขาคณิตเสมอ ตัวอย่างเช่น สำหรับกลุ่มที่มีอันดับหนึ่ง (เช่น กลุ่มไอโซเมตรีของปริภูมิไฮเปอร์โบลิก ) ขอบเขต Martin แบบเต็มจะเหมือนกับขอบเขต Martin ขั้นต่ำ (สถานการณ์ในกลุ่มที่มีอันดับสูงกว่านั้นซับซ้อนกว่า) [ 8 ]
ขอบเขตปัวซงของ กลุ่มย่อย ที่หนาแน่นแบบซาริสกีของกลุ่มลีแบบกึ่งง่าย เช่นแลตทิซก็เท่ากับขอบเขตเฟอร์สเตนเบิร์กของกลุ่มเช่นกัน[ 9 ]
กลุ่มไฮเปอร์โบลิก
สำหรับการเดินแบบสุ่มบนกลุ่มไฮเปอร์โบลิกภายใต้ สมมติฐาน เอนโทรปี จำกัด ของการกระจายขั้นตอนซึ่งเป็นจริงเสมอสำหรับการเดินแบบง่าย (เงื่อนไขทั่วไปมากกว่าคือโมเมนต์แรกมีค่าจำกัด) ขอบเขตปัวซงจะเท่ากับขอบเขตโกรโมฟเสมอเมื่อติดตั้งด้วยการวัดความน่าจะเป็นของการโจมตี ตัวอย่างเช่น ขอบเขตปัวซงของกลุ่มอิสระคือพื้นที่ของปลายต้นไม้เคย์ลีย์[ 10 ]การระบุขอบเขตมาร์ตินแบบเต็มมีความซับซ้อนมากขึ้น ในกรณีที่การเดินแบบสุ่มมีช่วงจำกัด (การกระจายขั้นตอนได้รับการสนับสนุนบนเซตจำกัด) ขอบเขตมาร์ตินจะตรงกับขอบเขตมาร์ตินขั้นต่ำ และทั้งสองจะตรงกับขอบเขตโกรโมฟ
หมายเหตุ
- ↑ไคมาโนวิช 1996
- ↑ Kaimanovich 1996 , ส่วนที่ 2.7.
- ↑ Kaimanovich 1996 , ส่วนที่ 1.2.
- ↑ Guivarc'h, Ji & Taylor 1998 , บทที่ VI.
- ↑ Kaimanovich 1996 , ส่วนที่ 1.5.
- ↑ Kaimanovich 1996 , ส่วนที่ 2.8.
- ↑ เฟอร์สเตน เบิร์ก 1963
- ↑ Guivarc'h, Ji & Taylor 1998 .
- ↑ Kaimanovich 2000 , ทฤษฎีบท 10.7.
- ↑ Chawla, Kunal; Forghani, Behrang; Frisch, Joshua; Tiozzo, Giulio (2022-11-29). "ขอบเขตปัวซงของกลุ่มไฮเปอร์โบลิกที่ไม่มีเงื่อนไขโมเมนต์" arXiv : 2209.02114 [ math.GR ]