A central limit theorem for two-dimensional random walks in a cone
[Un théorème limite central pour des marches aléatoires dans des cônes du plan]
Garbit, Rodolphe
Bulletin de la Société Mathématique de France, Tome 139 (2011), p. 271-286 / Harvested from Numdam

Nous démontrons qu'une marche aléatoire dans le plan, centrée, à accroissements bornés, et conditionnée à rester dans un cône, converge en loi vers le méandre brownien correspondant si et seulement si la queue de la loi du temps de sortie du cône est à variation régulière. Cette condition est satisfaite dans de nombreux exemples naturels.

We prove that a planar random walk with bounded increments and mean zero which is conditioned to stay in a cone converges weakly to the corresponding Brownian meander if and only if the tail distribution of the exit time from the cone is regularly varying. This condition is satisfied in many natural examples.

Publié le : 2011-01-01
DOI : https://doi.org/10.24033/bsmf.2608
Classification:  60F17,  60G50,  60J05,  60J65
Mots clés: marches aléatoires conditionnées, mouvement brownien, méandre brownien, cône, théorème limite fonctionnelle, séquence variant régulièrement
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Garbit, Rodolphe. A central limit theorem for two-dimensional random walks in a cone. Bulletin de la Société Mathématique de France, Tome 139 (2011) pp. 271-286. doi : 10.24033/bsmf.2608. http://gdmltest.u-ga.fr/item/BSMF_2011__139_2_271_0/

[1] P. Billingsley - Convergence of probability measures, John Wiley & Sons Inc., 1968. | MR 233396 | Zbl 0944.60003

[2] R. Bojanic & E. Seneta - « A unified theory of regularly varying sequences », Math. Z. 134 (1973), p. 91-106. | MR 333082 | Zbl 0256.40002

[3] E. Bolthausen - « On a functional central limit theorem for random walks conditioned to stay positive », Ann. Probability 4 (1976), p. 480-485. | MR 415702 | Zbl 0336.60024

[4] R. T. Durrett, D. L. Iglehart & D. R. Miller - « Weak convergence to Brownian meander and Brownian excursion », Ann. Probability 5 (1977), p. 117-129. | MR 436353 | Zbl 0356.60034

[5] R. Garbit - « Contributions à l'étude d'une marche aléatoire centrifuge et théorèmes limites pour des processus aléatoires conditionnés », Thèse, Université de Tours, 2008.

[6] -, « Brownian motion conditioned to stay in a cone », J. Math. Kyoto Univ. 49 (2009), p. 573-592. | MR 2583602 | Zbl 1192.60091

[7] D. L. Iglehart - « Functional central limit theorems for random walks conditioned to stay positive », Ann. Probability 2 (1974), p. 608-619. | MR 362499 | Zbl 0299.60053

[8] R. Lang - « A note on the measurability of convex sets », Arch. Math. (Basel) 47 (1986), p. 90-92. | MR 855142 | Zbl 0607.28003

[9] M. Shimura - « Excursions in a cone for two-dimensional Brownian motion », J. Math. Kyoto Univ. 25 (1985), p. 433-443. | MR 807490 | Zbl 0582.60048

[10] -, « A limit theorem for two-dimensional random walk conditioned to stay in a cone », Yokohama Math. J. 39 (1991), p. 21-36. | MR 1137264 | Zbl 0741.60068

[11] F. Spitzer - « A Tauberian theorem and its probability interpretation », Trans. Amer. Math. Soc. 94 (1960), p. 150-169. | MR 111066 | Zbl 0216.21201

[12] N. T. Varopoulos - « Potential theory in conical domains », Math. Proc. Cambridge Philos. Soc. 125 (1999), p. 335-384. | MR 1643806 | Zbl 0918.31008

[13] I. Weissman - « A note on Bojanic-Seneta theory of regularly varying sequences », Math. Z. 151 (1976), p. 29-30. | MR 417349 | Zbl 0319.40003