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对称随机矩阵的可逆性。 (英语) Zbl 1291.15088号

本文主要研究了(n次n)随机矩阵(H)的可逆性问题,该问题主要涉及两个问题。
1.奇点概率是多少?
2.(H)逆的谱范数(H^{-1})的典型值是什么?
设(H)是一个(n次n)实对称矩阵,使得上述对角项是具有零均值和单位方差的独立同分布随机变量。对角线条目可以是任意数字,可以是非随机的,也可以是随机的,但与非对角线项无关(属性\(\mathbf{H}\))。让我们用(lambda_{k}(H)),(k=1,2,dots,n)表示(H)的非降序特征值,用(sigma(H)表示(H\)的谱。如果我们假设非对角项具有有限的四阶矩和(M>0),那么对于每一个(z\in\mathbb{R})和(epsilon\geq0),我们得到\[\mathbb{P}\{min_{lambda_{k}\in\sigma(H)}|\lambda{k}-z|\leq\epsilonn^{-1/2},\|H\|\leq Mn^{1/2}\}\leq C\epsilen^{1/9}+2e^{-n^{C}},\tag{1}\]其中,\(C\)和\(C>0\)仅取决于\(M\)以及\(H.\)项的四阶矩
谱范数的界通常可以免费从(1)中去掉,因为在四阶矩假设下总是具有高概率的(H=O(n^{1/2})。通过对对角线条目施加一些约束,也得到了此方向上的一般结果。
此外,对于某些随机矩阵的系综,具有指数高概率的(H=O(n^{1/2})。这在较高矩假设下成立,即\(\mathbb{E}[\exp(h^{2}_{i,j}/K^{2})]\leqe),\(i\neqj),用于某些数字\(K>0)。这种随机变量(h{i,j})称为次高斯随机变量,最小值(K)称为(h{i,j{)的次高斯矩。亚高斯随机变量类包含标准正态、伯努利和所有有界随机变量。在这种情况下,已知\(\|H\|=O(n^{1/2})\)的概率至少为\(1-2e^{-n}\)。
如果(H)满足性质(mathbf{H}),并且非对角项是次高斯随机变量,对角线项满足某些(S)的(|H_{j,j}|leq-Sn^{1/2})\[\mathbb{P}\{\min_{\lambda_{k}\in\sigma(H)}|\lambda{k}-z|\leq\epsilon n^{-1/2}\}\leq C\epsilen^{1/9}+2e^{-n^{C}},\tag{2}\]其中,\(C\)和\(C>0\)仅取决于\(S\)和亚高斯矩\(K\)。这是关于(H)特征值的离域化的一个声明,在这个意义上,对于实线和长度(o(n^{-1/2})的任何固定区间(I),(I)中都没有高概率的特征值。
从(2)中,对于\(epsilon=0),奇点概率的指数界如下。另一方面,考虑预解式的谱范数,对于(z=0),得到了逆的范数和(H)的条件数的界。
这些结果改进了由K.P.科斯特洛等[Duke Math.J.135,No.2,395–413(2006;Zbl 1110.15020号)]. 他们还将L.Erd公司等【国际数学研究,2010年,第3期,436–479(2010;Zbl 1204.15043号)]对于条目具有连续分布且具有一定光滑性的矩阵,假设对角条目是具有零均值和单位方差的独立随机变量,以及陶哲轩V.Vu公司[数学学报206,第1期,127-204(2011;Zbl 1217.15043号)].

MSC公司:

15B52号 随机矩阵(代数方面)
60对20 随机矩阵(概率方面)
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