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Chabane, Lydia
Universite Paris-Saclay, Ecole doctorale no. 564 Physique en Ile de France - EDPIF, Espace Technologique, Immeuble Discovery, Route de l'Orme aux Merisiers RD 128, 91190 Saint-Aubin (France); Faculte des sciences d'Orsay, CNRS, IJCLab, equipe de physique statistique, 91405 Orsay (France)2021
Universite Paris-Saclay, Ecole doctorale no. 564 Physique en Ile de France - EDPIF, Espace Technologique, Immeuble Discovery, Route de l'Orme aux Merisiers RD 128, 91190 Saint-Aubin (France); Faculte des sciences d'Orsay, CNRS, IJCLab, equipe de physique statistique, 91405 Orsay (France)2021
AbstractAbstract
[en] The problem of conditioning time-homogeneous Markov processes on a rare fluctuation has been studied within the framework of large deviation theory. On this basis, a new process equivalent to the conditioned process has been introduced using the generalized Doob transform: it is the 'driven process'. In this thesis, we aim to generalize these results to a larger class of Markov processes. In the first part of this manuscript, we consider periodically driven Markov processes, characterized by their time-periodic generators. We are interested in conditioning these processes on observables defined through time-periodic functions. Adapting the results of the time-homogeneous case, we derive the driven process for which the typical values of our observables after a large number of periods correspond to the values used for the conditioning. In the periodic case, time-independent generators become time-periodic, matrix exponentials become time-ordered exponentials and spectral problems become first order differential equations. The driven process can be derived either using path ensemble equivalence, or from an optimization problem on large deviation functions. In the second part of this manuscript, we extend these results to the general case of nonlinear Markov processes described by time-independent Lagrangians and Hamiltonians. In this new formalism, the generalized Doob transform leading to the driven process translates into a canonical transformation on Hamiltonians. This transformation that we call 'rectification' requires to investigate the nonlinear counterpart of the Perron-Frobenius theorem. This investigation led us to conjecture a classification of the solutions of a Hamilton-Jacobi equation. We conclude this part by an opening on the problem of conditioning periodically driven nonlinear processes. (author)
[fr]
Le probleme du conditionnement de processus de Markov homogenes en temps sur une uctuation rare a ete etudie dans le cadre de la theorie des grandes deviations. Sur cette base, un nouveau processus equivalent au processus conditionne a ete introduit en utilisant la transformee de Doob generalisee: il s'agit du 'processus drive'. Dans cette these, on ambitionne de generaliser ces resultats a une classe plus large de processus de Markov. Dans la premiere partie de ce manuscrit, on considere des processus de Markov conduits periodiquement, caracterises par des generateurs periodiques. On veut conditionner ces processus sur des observables denies via des fonctions periodiques en temps. En adaptant les resultats du cas homogene en temps, on construit le processus drive pour lequel les valeurs typiques de nos observables apres un grand nombre de periodes correspondent aux valeurs utilisees pour le conditionnement. Dans le cas periodique, les generateurs independants du temps deviennent periodiques, les exponentielles de matrices deviennent des exponentielles ordonnees en temps et les problemes spectraux deviennent des equations dierentielles du premier ordre. Le processus drive s'obtient soit en utilisant l'equivalence de probabilites de chemin, soit a partir d'un probleme d'optimisation de fonctions de grandes deviations. Dans la deuxieme partie de ce manuscrit, nous etendons ces resultats au cas general des processus de Markov non lineaires decrits par des lagrangiens et des hamiltoniens independants du temps. Dans ce nouveau formalisme, la transformee de Doob generalisee menant vers le processus drive se traduit par une transformation canonique sur les hamiltoniens. Cette transformation que l'on appellera 'rectification' necessite d'etudier l'analogue non lineaire du theoreme de Perron-Frobenius. Cette etude nous a conduits a conjecturer une classication des solutions d'une equation de Hamilton-Jacobi. Nous concluons cette partie par une ouverture sur le probleme du conditionnement des processus non lineaires conduits periodiquement. (auteur)Original Title
De la rarete a la typicite: le parcours improbable d'une grande deviation
Primary Subject
Source
26 Nov 2021; 184 p; 279 refs.; Available from the INIS Liaison Officer for France, see the INIS website for current contact and E-mail addresses; These de doctorat de l'Universite Paris-Saclay, Specialite: Physique
Record Type
Miscellaneous
Literature Type
Thesis/Dissertation
Report Number
Country of publication
BROWNIAN MOVEMENT, CANONICAL TRANSFORMATIONS, DIFFUSION EQUATIONS, FOKKER-PLANCK EQUATION, HAMILTONIANS, HAMILTON-JACOBI EQUATIONS, LAGRANGE EQUATIONS, LAGRANGIAN FUNCTION, LANGEVIN EQUATION, MANY-BODY PROBLEM, MARKOV PROCESS, NONLINEAR PROBLEMS, PERIODICITY, PROPAGATOR, THERMODYNAMICS, VARIATIONAL METHODS
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INIS VolumeINIS Volume
INIS IssueINIS Issue