Random walks in ( + ) 2 with non-zero drift absorbed at the axes
[Marches aléatoires dans + 2 avec un drift non nul, absorbées au bord]
Kurkova, Irina ; Raschel, Kilian
Bulletin de la Société Mathématique de France, Tome 139 (2011), p. 341-387 / Harvested from Numdam

Dans cet article, nous étudions les marches aléatoires du quart de plan ayant des sauts à distance au plus un, avec un drift non nul à l'intérieur et absorbées au bord. Nous obtenons de façon explicite les séries génératrices des probabilités d'absorption au bord, puis leur asymptotique lorsque le site d'absorption tend vers l'infini. Nous calculons également l'asymptotique des fonctions de Green le long de toutes les trajectoires, en particulier selon celles tangentes aux axes.

Spatially homogeneous random walks in ( + ) 2 with non-zero jump probabilities at distance at most 1, with non-zero drift in the interior of the quadrant and absorbed when reaching the axes are studied. Absorption probabilities generating functions are obtained and the asymptotic of absorption probabilities along the axes is made explicit. The asymptotic of the Green functions is computed along all different infinite paths of states, in particular along those approaching the axes.

Publié le : 2011-01-01
DOI : https://doi.org/10.24033/bsmf.2611
Classification:  60G50,  60G40,  30E20,  30F10
Mots clés: marche aléatoire, fonctions de Green, probabilités d'absorption, singularités de fonctions complexes, prolongement analytique, méthode de la plus grande descente
@article{BSMF_2011__139_3_341_0,
     author = {Kurkova, Irina and Raschel, Kilian},
     title = {Random walks in $(\mathbb {Z}\_{+})^{2}$ with non-zero drift absorbed at the axes},
     journal = {Bulletin de la Soci\'et\'e Math\'ematique de France},
     volume = {139},
     year = {2011},
     pages = {341-387},
     doi = {10.24033/bsmf.2611},
     mrnumber = {2869310},
     zbl = {1243.60042},
     language = {en},
     url = {http://dml.mathdoc.fr/item/BSMF_2011__139_3_341_0}
}
Kurkova, Irina; Raschel, Kilian. Random walks in $(\mathbb {Z}_{+})^{2}$ with non-zero drift absorbed at the axes. Bulletin de la Société Mathématique de France, Tome 139 (2011) pp. 341-387. doi : 10.24033/bsmf.2611. http://gdmltest.u-ga.fr/item/BSMF_2011__139_3_341_0/

[1] P. Biane - « Quantum random walk on the dual of SU (n) », Probab. Theory Related Fields 89 (1991), p. 117-129. | MR 1109477 | Zbl 0746.46058

[2] -, « Frontière de Martin du dual de SU (2) », in Séminaire de Probabilités, XXVI, Lecture Notes in Math., vol. 1526, Springer, 1992, p. 225-233. | Numdam | Zbl 0763.60034

[3] -, « Minuscule weights and random walks on lattices », in Quantum probability & related topics, QP-PQ, VII, World Sci. Publ., River Edge, NJ, 1992, p. 51-65. | MR 1186654 | Zbl 0787.60089

[4] M. Bousquet-Mélou & M. Mishna - « Walks with small steps in the quarter plane », in Algorithmic probability and combinatorics, Contemp. Math., vol. 520, Amer. Math. Soc., 2010, p. 1-39. | MR 2681853 | Zbl 1209.05008

[5] M.-F. Bru - « Wishart processes », J. Theoret. Probab. 4 (1991), p. 725-751. | MR 1132135 | Zbl 0737.60067

[6] B. Chabat - Introduction à l'analyse complexe. Tome 1, Traduit du Russe: Mathématiques., “Mir”, 1990. | Zbl 0732.30001

[7] F. J. Dyson - « A Brownian-motion model for the eigenvalues of a random matrix », J. Mathematical Phys. 3 (1962), p. 1191-1198. | MR 148397 | Zbl 0111.32703

[8] P. Eichelsbacher & W. König - « Ordered random walks », Electron. J. Probab. 13 (2008), p. no. 46, 1307-1336. | MR 2430709 | Zbl 1189.60092

[9] G. Fayolle, R. Iasnogorodski & V. A. Malyshev - Random walks in the quarter-plane, Applications of Mathematics (New York), vol. 40, Springer, 1999. | MR 1691900 | Zbl 0932.60002

[10] M. V. Fedoryuk - « Asymptotic methods in analysis », in Current problems of mathematics. Fundamental directions, Vol. 13 (Russian), Itogi Nauki i Tekhniki, Akad. Nauk SSSR Vsesoyuz. Inst. Nauchn. i Tekhn. Inform., 1986, p. 93-210. | MR 899753 | Zbl 0655.41034

[11] D. J. Grabiner - « Brownian motion in a Weyl chamber, non-colliding particles, and random matrices », Ann. Inst. H. Poincaré Probab. Statist. 35 (1999), p. 177-204. | Numdam | MR 1678525 | Zbl 0937.60075

[12] P.-L. Hennequin - « Processus de Markoff en cascade », Ann. Inst. H. Poincaré 18 (1963), p. 109-195. | Numdam | MR 164373 | Zbl 0141.15802

[13] D. G. Hobson & W. Werner - « Non-colliding Brownian motions on the circle », Bull. London Math. Soc. 28 (1996), p. 643-650. | MR 1405497 | Zbl 0853.60060

[14] I. Ignatiouk-Robert - « Martin boundary of a killed random walk on a half-space », J. Theoret. Probab. 21 (2008), p. 35-68. | MR 2384472 | Zbl 1146.60061

[15] -, « Martin boundary of a reflected random walk on a half-space », Probab. Theory Related Fields 148 (2010), p. 197-245. | MR 2653227 | Zbl 1205.60140

[16] I. Ignatiouk-Robert & C. Loree - « Martin boundary of a killed random walk on a quadrant », Ann. Probab. 38 (2010), p. 1106-1142. | MR 2674995 | Zbl 1205.60057

[17] K. Johansson - « Shape fluctuations and random matrices », Comm. Math. Phys. 209 (2000), p. 437-476. | MR 1737991 | Zbl 0969.15008

[18] -, « Non-intersecting paths, random tilings and random matrices », Probab. Theory Related Fields 123 (2002), p. 225-280. | MR 1900323 | Zbl 1008.60019

[19] M. Katori & H. Tanemura - « Symmetry of matrix-valued stochastic processes and noncolliding diffusion particle systems », J. Math. Phys. 45 (2004), p. 3058-3085. | MR 2077500 | Zbl 1071.82045

[20] W. König & N. O'Connell - « Eigenvalues of the Laguerre process as non-colliding squared Bessel processes », Electron. Comm. Probab. 6 (2001), p. 107-114. | MR 1871699 | Zbl 1011.15012

[21] W. König, N. O'Connell & S. Roch - « Non-colliding random walks, tandem queues, and discrete orthogonal polynomial ensembles », Electron. J. Probab. 7 (2002), p. no. 5, 24 pp. | MR 1887625 | Zbl 1007.60075

[22] I. A. Kurkova & V. A. Malyshev - « Martin boundary and elliptic curves », Markov Process. Related Fields 4 (1998), p. 203-272. | MR 1641546 | Zbl 0929.60055

[23] J. K. Lu - Boundary value problems for analytic functions, Series in Pure Mathematics, vol. 16, World Scientific Publishing Co. Inc., 1993. | MR 1279172 | Zbl 0818.30027

[24] V. A. Malyshev - « An analytical method in the theory of two-dimensional positive random walks », Sib. Math. J. 13 (1972), p. 917-929. | Zbl 0287.60072

[25] -, « Asymptotic behavior of the stationary probabilities for two-dimensional positive random walks », Sib. Math. J. 14 (1973), p. 109-118. | MR 433604 | Zbl 0307.60060

[26] N. O'Connell - « Conditioned random walks and the RSK correspondence », J. Phys. A 36 (2003), p. 3049-3066. | MR 1986407 | Zbl 1035.05097

[27] -, « A path-transformation for random walks and the Robinson-Schensted correspondence », Trans. Amer. Math. Soc. 355 (2003), p. 3669-3697. | MR 1990168 | Zbl 1031.05132

[28] -, « Random matrices, non-colliding processes and queues », in Séminaire de Probabilités, XXXVI, Lecture Notes in Math., vol. 1801, Springer, 2003, p. 165-182. | Numdam | MR 1971584 | Zbl 1041.15019

[29] N. O'Connell & M. Yor - « A representation for non-colliding random walks », Electron. Comm. Probab. 7 (2002), p. 1-12. | MR 1887169 | Zbl 1037.15019

[30] K. Raschel - « Random walks in the quarter plane absorbed at the boundary : Exact and asymptotic », preprint arXiv:0902.2785.

[31] G. Sansone & J. Gerretsen - Lectures on the theory of functions of a complex variable. II: Geometric theory, Wolters-Noordhoff Publishing, Groningen, 1969. | MR 259072 | Zbl 0188.38104