Enroulements browniens et subordination dans les groupes de Lie

Description

Enroulements browniens et subordination dans les groupes de Lie Nathanael Enriquez1, Jacques Franchi2 et Yves Le Jan3 1 Laboratoire de Probabilites de Paris 6, 4, place Jussieu, 75252 Paris cedex 05. e-mail: 2 I.R.M.A., Universite Louis Pasteur, 7, rue Rene Descartes, 67084 Strasbourg. e-mail: 3 Universite Paris Sud, Mathematiques, Batiment 425, 91405 Orsay. e-mail: Resume. L'objet de ce travail est de faire apparaıtre le lien entre l'enroulement brownien et l'operation de subordination, et de montrer que ce lien peut etre etendu a des groupes de Lie non abeliens. 1 Introduction Le resultat de Spitzer [17], sur l'enroulement du mouvement brownien plan autour de l'origine, a suscite de multiples travaux (cf. par exemple [12, 15, 4]). Notre propos est d'une part, par l'emploi d'une echelle de temps adequate permettant d'obtenir des resultats non asymptotiques, de faire apparaıtre clairement le lien entre ce type de theoreme et l'operation de subordination, d'autre part de montrer qu'il est susceptible d'etre etendu a des groupes de Lie non abeliens. Dans les deux premieres sections, sont respectivement etudiees l'operation de subordination pour un mouvement brownien dans un groupe de Lie, et son application au processus d'enroulement.

• exposant caracteristique du subordina- teur inverse du temps local en zero de la diffusion


• enroulement


• processus


• integrale suivant les sauts de ? de taille superieure


• diffusion recurrente


• inverse


• exposant caracteristique


• temps local

Sujets

• Enriquez
• Werner Heisenberg
• Franchi
• Pasteur
• Enroulement
• Processus

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Extrait

Enroulements browniens et subordination dans les groupes de Lie

Nathanae¨lEnriquez 1 , Jacques Franchi 2 et Yves Le Jan 3 1 LaboratoiredeProbabilite´sdeParis6,4,placeJussieu,75252Pariscedex05. e-mail: [e-mail] 2 I.R.M.A.,Universit´eLouisPasteur,7,rueRen´eDescartes,67084Strasbourg. e-mail: [e-mail] 3 Universite´ParisSud,Mathe´matiques,Baˆtiment425,91405Orsay. e-mail: [e-mail] Re´sum´e. L’objetdecetravailestdefaireapparaıˆtrelelienentrel’enroulement brownienetl’ope´rationdesubordination,etdemontrerquecelienpeuteˆtre´etendu a`desgroupesdeLienonabe´liens.

1 Introduction Ler´esultatdeSpitzer[17],surl’enroulementdumouvementbrownienplan autourdel’origine,asuscite´demultiplestravaux(cf.parexemple[12,15,4]). Notreproposestd’unepart,parl’emploid’unee´chelledetempsad´equate permettantd’obtenirdesr´esultatsnonasymptotiques,defaireapparaıˆtre clairementlelienentrecetypedeth´eor`emeetl’ope´rationdesubordination, d’autrepartdemontrerqu’ilestsusceptibled’eˆtree´tendua`desgroupesdeLie nonabe´liens.Danslesdeuxpremi`eressections,sontrespectivemente´tudi´ees l’op´erationdesubordinationpourunmouvementbrowniendansungroupe de Lie, et son application au processus d’enroulement. Des exemples sont pre´sente´sdanslatroisi`emesection,notammentceluidel’enroulementdans despointeshyperboliquescomplexes,quiconduita`unprocessusdeL´evysur le groupe d’Heisenberg.

2 Subordination d’un mouvement brownien sur un groupe de Lie Soit ( X t ) un mouvement brownien gauche sur un groupe de Lie G ,de´fini parl’e´quation X 0 = Id , ( ◦ d X t ) X t − 1 = d W t ,

2Nathana¨elEnriquez,JacquesFranchi,YvesLeJan o`u( W t )estunmouvementbrowniensurl’alge`bredeLie G ; de sorte que les accroissements`agauche X t j +1 X t j − 1 , 0 6 t 0 < . . . < t n ,sontind´ependantset h ` omogenes. Soit ( ν t ) le semi-groupe de convolution sur G donnant la loi de ( X t ). Conside´ronsunsubordinateur( Λ t )sansd´erivedemesuredeLe´vy π Λ , inde´pendantde X . Le processus ( s, Δ Λ s ) est un processus de Poisson ponctuel sur R + × R + d’intensite´d x ⊗ π Λ (d y ). Posons F t := σ ( Λ s , s 6 t ) ∨ σ ( W s , s 6 Λ t ), et introduisons le processus ( Y t := X Λ t ), qui est ( F t )-adapte´. Introduisons une metrique sur G et notons d la distance sur G qui lui est ´ associe´e.Soit ρ > 0 tel que exp | B (0 ,ρ ) soit injective. L’image de B (0 , ρ ) par l’exponentielle est une boule de G centr´eeenl’identit´eetderayon ρ . Nouspouvonsalorsexprimerleg´en´erateurde( Y t ) comme suit, ce qui pre´cisedansnotrecontextelaformuledeLe´vy–Khintchinesurlegroupe G ´etabliedans[7](Theorem5.1):lamesuredeLe´vyduprocessus( Y t )est´egale `a R 0 ∞ ν s (d g ) π Λ (d s ). Proposition 1. Soit f une fonction de G dans R , de classe C 2 `asupport compact. Alors f ( Y . ) − Z . Z G × R +  f ( Y u g ) − f ( Y u ) − h d f ( Y u ) , Y u exp − 1 ( g ) i 1 { d (Id ,g ) <ρ }  0 ν s (d g ) π Λ (d s ) d u est une ( F t ) -martingale. De´monstration. Remarquons d’abord que f ( Y t ) − f (Id) = R 0 Λ t d( f ◦ X ) u , et decouponscetteinte´gralesuivantlessautsde Λ detaillesup´erieure`a ε > 0. ´ Pour cela introduisons : — T nε := le n ie`me temps de saut de Λ detaillesup´erieurea` ε . — N tε := Sup { n ∈ N | T nε 6 t } . ( N tε ) est un processus de Poisson sur R + d’intensit´e π ε (1),ou` π ε (d x ) := 1 { x > ε } π Λ (d x ). Nous avons f ( Y t ) − f (Id) = A ε t + B tε , avec A ε t : Z [0 ,Λ t ] \ S { n<Ntε } [ Λ Tnε − ,Λ T ε n ] d( f ◦ X ) u = et B tε := X  f ( Y T nε ) − f ( Y T nε − )  . ε n<N t Le processus ( A ε t ) tend vers 0 dans L 1 . En effet la semi-martingale f ◦ X sed´ecomposeenunemartingale M f etunprocessus`avariationborne´e A f . f ayantsesd´iv´born´ees,d h M f , M f i t / d t et d A tf / d t sontborn´eespardes er ees constantes, et donc