Back to Search Start Over

Non universality for the variance of the number of real roots of random trigonometric polynomials

Authors :
Guillaume Poly
Vlad Bally
Lucia Caramellino
Laboratoire d'Analyse et de Mathématiques Appliquées (LAMA)
Université Paris-Est Marne-la-Vallée (UPEM)-Fédération de Recherche Bézout-Université Paris-Est Créteil Val-de-Marne - Paris 12 (UPEC UP12)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Mathematical Risk Handling (MATHRISK)
Université Paris-Est Marne-la-Vallée (UPEM)-École des Ponts ParisTech (ENPC)-Inria de Paris
Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)
Dipartimento di Matematica [Rome]
Università degli Studi di Roma Tor Vergata [Roma]
Institut de Recherche Mathématique de Rennes (IRMAR)
Université de Rennes 1 (UR1)
Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Université de Rennes 2 (UR2)
Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-INSTITUT AGRO Agrocampus Ouest
Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)
Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Université de Rennes 2 (UR2)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-INSTITUT AGRO Agrocampus Ouest
ANR-11-LABX-0020,LEBESGUE,Centre de Mathématiques Henri Lebesgue : fondements, interactions, applications et Formation(2011)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Est Créteil Val-de-Marne - Paris 12 (UPEC UP12)-Fédération de Recherche Bézout-Université Paris-Est Marne-la-Vallée (UPEM)
AGROCAMPUS OUEST
Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Université de Rennes 1 (UR1)
Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes 2 (UR2)
Université de Rennes (UNIV-RENNES)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)
Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-AGROCAMPUS OUEST-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Laboratoire d'Analyse et de Mathématiques Appliquées ( LAMA )
Université Paris-Est Marne-la-Vallée ( UPEM ) -Fédération de Recherche Bézout-Université Paris-Est Créteil Val-de-Marne - Paris 12 ( UPEC UP12 ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS )
Mathematical Risk Handling ( MATHRISK )
Inria de Paris
Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique ( Inria ) -Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique ( Inria ) -École des Ponts ParisTech ( ENPC ) -Université Paris-Est Marne-la-Vallée ( UPEM )
Institut de Recherche Mathématique de Rennes ( IRMAR )
Université de Rennes 1 ( UR1 )
Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -AGROCAMPUS OUEST-École normale supérieure - Rennes ( ENS Rennes ) -Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique ( Inria ) -Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Université de Rennes 2 ( UR2 )
Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS )
Source :
Probability Theory and Related Fields, Probability Theory and Related Fields, Springer Verlag, 2019, 174 (3-4), pp.887-927. ⟨10.1007/s00440-018-0869-2⟩, Probability Theory and Related Fields, 2019, 174 (3-4), pp.887-927. ⟨10.1007/s00440-018-0869-2⟩
Publication Year :
2019
Publisher :
HAL CCSD, 2019.

Abstract

In this article, we consider the following family of random trigonometric polynomials $$p_n(t,Y)=\sum _{k=1}^n Y_{k}^1 \cos (kt)+Y_{k}^2\sin (kt)$$ for a given sequence of i.i.d. random variables $$Y^i_{k}$$ , $$i\in \{1,2\}$$ , $$k\ge 1$$ , which are centered and standardized. We set $${\mathcal {N}}([0,\pi ],Y)$$ the number of real roots over $$[0,\pi ]$$ and $${\mathcal {N}}([0,\pi ],G)$$ the corresponding quantity when the coefficients follow a standard Gaussian distribution. We prove under a Doeblin’s condition on the distribution of the coefficients that $$\begin{aligned} \lim _{n\rightarrow \infty }\frac{\text {Var}\left( {\mathcal {N}}_n([0,\pi ],Y)\right) }{n} =\lim _{n\rightarrow \infty }\frac{\text {Var}\left( {\mathcal {N}}_n([0,\pi ],G)\right) }{n} +\frac{1}{30}\left( {\mathbb {E}}\left( \left( Y_{1}^1\right) ^4\right) -3\right) . \end{aligned}$$ The latter establishes that the behavior of the variance is not universal and depends on the distribution of the underlying coefficients through their kurtosis. Actually, a more general result is proven in this article, which does not require that the coefficients are identically distributed. The proof mixes a recent result regarding Edgeworth expansions for distribution norms established in Bally et al. (Electron J Probab 23(45):1–51, 2018) with the celebrated Kac–Rice formula.

Details

Language :
English
ISSN :
01788051 and 14322064
Database :
OpenAIRE
Journal :
Probability Theory and Related Fields, Probability Theory and Related Fields, Springer Verlag, 2019, 174 (3-4), pp.887-927. ⟨10.1007/s00440-018-0869-2⟩, Probability Theory and Related Fields, 2019, 174 (3-4), pp.887-927. ⟨10.1007/s00440-018-0869-2⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....5b5c6a0e6fef1a5d9af5f62c4008f5d2