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On fine properties of mixtures with respect to concentration of measure and Sobolev type inequalities

Authors :
Florent Malrieu
Djalil Chafaï
Institut de Mathématiques de Toulouse UMR5219 (IMT)
Université Toulouse Capitole (UT Capitole)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)
Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Physiopathologie et Toxicologie Expérimentales (UPTE)
Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT)
Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)
Institut de Recherche Mathématique de Rennes (IRMAR)
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
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)
ANR-08-BLAN-0242,EVOL,Dissipative Evolutions and Convergence to Equilibrium(2008)
Institut de Mathématiques de Toulouse UMR5219 ( IMT )
Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse ( INSA Toulouse )
Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -PRES Université de Toulouse-Université Paul Sabatier - Toulouse 3 ( UPS ) -Université Toulouse - Jean Jaurès ( UT2J ) -Université Toulouse 1 Capitole ( UT1 )
Physiopathologie et Toxicologie Expérimentales ( UPTE )
Institut National de la Recherche Agronomique ( INRA ) -Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse
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 )
EVOL-ANR-09-Blanc,EVOL-ANR-09-Blanc
Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées
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)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)
Université de Rennes 1 (UR1)
Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-AGROCAMPUS OUEST-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)
Source :
Ann. Inst. H. Poincaré Probab. Statist. 46, no. 1 (2010), 72-96, Annales de l'Institut Henri Poincaré (B) Probabilités et Statistiques, Annales de l'Institut Henri Poincaré (B) Probabilités et Statistiques, 2010, 46 (1), pp.72-96. ⟨10.1214/08-AIHP309⟩, Annales de l'IHP-Probabilités et Statistiques, Annales de l'IHP-Probabilités et Statistiques, 2010, 46 (1), pp.72-96. 〈10.1214/08-AIHP309〉, Annales de l'Institut Henri Poincaré (B) Probabilités et Statistiques, Institut Henri Poincaré (IHP), 2010, 46 (1), pp.72-96. ⟨10.1214/08-AIHP309⟩, Annales de l'IHP-Probabilités et Statistiques, 2010, 46 (1), pp.72-96. ⟨10.1214/08-AIHP309⟩
Publication Year :
2008
Publisher :
arXiv, 2008.

Abstract

Mixtures are convex combinations of laws. Despite this simple definition, a mixture can be far more subtle than its mixed components. For instance, mixing Gaussian laws may produce a potential with multiple deep wells. We study in the present work fine properties of mixtures with respect to concentration of measure and Sobolev type functional inequalities. We provide sharp Laplace bounds for Lipschitz functions in the case of generic mixtures, involving a transportation cost diameter of the mixed family. Additionally, our analysis of Sobolev type inequalities for two-component mixtures reveals natural relations with some kind of band isoperimetry and support constrained interpolation via mass transportation. We show that the Poincar\'e constant of a two-component mixture may remain bounded as the mixture proportion goes to 0 or 1 while the logarithmic Sobolev constant may surprisingly blow up. This counter-intuitive result is not reducible to support disconnections, and appears as a reminiscence of the variance-entropy comparison on the two-point space. As far as mixtures are concerned, the logarithmic Sobolev inequality is less stable than the Poincar\'e inequality and the sub-Gaussian concentration for Lipschitz functions. We illustrate our results on a gallery of concrete two-component mixtures. This work leads to many open questions.<br />Comment: Corrections. To appear in Annales de l'Institut Henri Poincare (AIHP)

Details

ISSN :
02460203 and 17787017
Database :
OpenAIRE
Journal :
Ann. Inst. H. Poincaré Probab. Statist. 46, no. 1 (2010), 72-96, Annales de l'Institut Henri Poincaré (B) Probabilités et Statistiques, Annales de l'Institut Henri Poincaré (B) Probabilités et Statistiques, 2010, 46 (1), pp.72-96. ⟨10.1214/08-AIHP309⟩, Annales de l'IHP-Probabilités et Statistiques, Annales de l'IHP-Probabilités et Statistiques, 2010, 46 (1), pp.72-96. 〈10.1214/08-AIHP309〉, Annales de l'Institut Henri Poincaré (B) Probabilités et Statistiques, Institut Henri Poincaré (IHP), 2010, 46 (1), pp.72-96. ⟨10.1214/08-AIHP309⟩, Annales de l'IHP-Probabilités et Statistiques, 2010, 46 (1), pp.72-96. ⟨10.1214/08-AIHP309⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....b31bcb3c50be90376db32a79c614a725
Full Text :
https://doi.org/10.48550/arxiv.0805.0987