arXivDaily arXiv每日学术速递 周一至周五更新
arXiv周末暂无论文更新,休息一下吧,周末愉快~~
arXiv 2501.01079math.PR
收藏

非齐次随机矩阵谱半径的集中性(独立元情形)

Spectral radius concentration for inhomogeneous random matrices with independent entries

Yi Han

AI总结:

本文针对非齐次随机矩阵,基于方差分布提出谱半径的一般上界,证明在最优稀疏度下归一化谱半径有界,并给出小偏差、大偏差不等式及重尾情形下的有界性,方法为迹矩方法。

摘要:

设 $A$ 为大小为 $n$ 的方随机矩阵,其均值为零,各元素独立但非同分布,方差分布为 $S$。当元素为独立同分布且方差为 1 时,$n^{-1/2}A$ 的谱半径收敛于 1,而算子范数收敛于 2。受近期对非齐次随机矩阵(特别是非厄米随机带状矩阵)研究兴趣的推动,我们根据方差 $S$ 提出了 $\rho(A)$($A$ 的谱半径)的一般上界。我们证明:(1) 在适当归一化后,$\rho(A)$ 被 $1+\varepsilon$ 界定,直至最优稀疏度 $\sigma_*\gg (\log n)^{-1/2}$,其中 $\sigma_*$ 为单个元素的最大标准差;(2) 关于 $\rho(A)$ 的小偏差不等式,捕捉超出最优尺度 $\sigma_*^{-1}$ 的波动;(3) 在具有高斯元素和双随机方差情形下,$\rho(A)$ 的大偏差不等式;(4) 在仅具有 $2+\varepsilon$ 有限矩和非齐次方差分布 $S$ 的某些重尾情形下,$\rho(A)$ 的有界性。证明主要依赖于迹矩方法。

英文摘要:

Let $A$ be a square random matrix of size $n$, with mean zero, independent but not identically distributed entries, with variance profile $S$. When entries are i.i.d. with unit variance, the spectral radius of $n^{-1/2}A$ converges to $1$ whereas the operator norm converges to 2. Motivated by recent interest in inhomogeneous random matrices, in particular non-Hermitian random band matrices, we formulate general upper bounds for $ρ(A)$, the spectral radius of $A$, in terms of the variance $S$. We prove (1) after suitable normalization $ρ(A)$ is bounded by $1+ε$ up to the optimal sparsity $σ_*\gg (\log n)^{-1/2}$ where $σ_*$ is the largest standard deviation of an individual entry; (2) a small deviation inequality for $ρ(A)$ capturing fluctuation beyond the optimal scale $σ_*^{-1}$; (3) a large deviation inequality for $ρ(A)$ with Gaussian entries and doubly stochastic variance; and (4) boundedness of $ρ(A)$ in certain heavy-tailed regimes with only $2+ε$ finite moments and inhomogeneous variance profile $S$. The proof relies heavily on the trace moment method.

机构、总结、中文摘要均由AI分析而来,可能存在错误,请以论文正文为准。

↑