Lattice Walks in Cones: Combinatorial and Probabilistic Aspects - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2019

Lattice Walks in Cones: Combinatorial and Probabilistic Aspects

Marches sur des réseaux dans des cônes : aspects combinatoires et probabilistes

Résumé

Lattice walks in cones have many applications in combinatorics and probability theory. While walks restricted to the first quadrant have been well studied, the case of non-convex cones and three-dimensional walks has been systematically approached recently. In this thesis, we extend the analytic method of the study of walks and its discrete harmonic functions in the quarter plane to the three-quarter plane applying the strategy of splitting the domain into two symmetric convex cones. This method is composed of three main steps: write a system of functional equations satisfied by the generating function, which may be simplified into one single equation under symmetry conditions; transform the functional equation into a boundary value problem; and solve this problem using conformal mappings. We obtain explicit expressions for the generating functions of walks and its associated harmonic functions. The advantage of this method is the uniform treatment of models corresponding to different step sets. In a second part of this thesis, we explore the asymptotic enumeration of three-dimensional excursions confined to the positive octant. The critical exponent is related to the smallest eigenvalue of a Dirichlet problem in a spherical triangle. Combinatorial properties of the step set are related to geometric and analytic properties of the associate spherical triangle.
Les marches sur des réseaux dans des cônes ont de nombreuses applications en combinatoire et en probabilités. Tandis que les marches restreintes au quart de plan ont été très étudiées, le cas des cônes non convexes et des marches en trois dimensions n’a été systématiquement approché que récemment. Dans cette thèse, nous étendons la méthode analytique à l’étude des marches et ses fonctions harmoniques discrètes dans le quart de plan au trois quarts de plan en appliquant la stratégie de couper le domaine en deux cônes symétriques convexes. Cette méthode est composée de trois parties : écrire un système d’équations fonctionnelles satisfait par la fonction génératrice, qui peut être réduit à une seule équation sous des conditions de symétrie ; transformer cette équation fonctionnelle en problème frontière ; et finalement résoudre ce problème à l’aide de transformations conformes. Nous obtenons des expressions explicites pour la fonction génératrice des marches et ses fonctions harmoniques associées. L’avantage de cette méthode est un traitement uniforme des modèles correspondant à des ensembles de pas différents. Dans la deuxième partie de la thèse, nous explorons l’asymptotique de l’énumération des excursions tridimensionnelles dans l’octant positif. L’exposant critique est relié à la plus petite valeur propre d’un problème de Dirichlet dans un triangle sphérique. Les propriétés combinatoires de l’ensemble de pas peuvent être reliées aux propriétés géométriques et analytiques du triangle sphérique associé.
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tel-02459885 , version 1 (29-01-2020)

Identifiants

  • HAL Id : tel-02459885 , version 1

Citer

Amélie Trotignon. Lattice Walks in Cones: Combinatorial and Probabilistic Aspects. Combinatorics [math.CO]. Université de Tours / Région Centre; Simon Fraser university (Burnaby, Canada), 2019. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-02459885⟩
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