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自由確率論における極限定理の研究とそのランダム行列への応用

研究課題

研究課題/領域番号 22K13925
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分12010:基礎解析学関連
研究機関北海道教育大学

研究代表者

植田 優基  北海道教育大学, 教育学部, 講師 (40878120)

研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2027-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2026年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2025年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2024年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2023年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
キーワード自由確率論 / 有限自由確率論 / 自由極値理論 / 無限分解可能分布 / 極限定理 / ランダム行列 / 極値分布
研究開始時の研究の概要

作用素環の研究から始まった自由確率論は, 近年その確率論的研究が大きく進展し, 様々な分野に影響を与えた. 一連の研究の中で, 和の極限定理, 無限分解可能分布などをキーワードに, 確率論と自由確率論の間には興味深い関係が発見されてきた.
本研究課題では, 分布の特性関数がLevy-Khintchine表現をもち, そのLevy測度を符号付測度まで許した時に現れる「擬無限分解可能分布」や, 最大値の極限定理で得られる「最大値無限分解可能分布」に注目し, これらの自由確率論における類似を研究する. またこれらを漸近的スペクトル分布としてもつランダム行列の極限定理の構成やそれらの応用を目指す.

研究実績の概要

今年度は, 多項式による自由確率論の近似理論である「有限自由確率論」と, 自由独立な確率変数の最大値を扱う「自由極値理論」の研究を行なった.
有限自由確率論からは, Arizmendi, 藤江, Peralesとともに有限自由積たたみこみを特徴づける解析的道具であるS-変換の研究を行なった. この研究を通じて, 積たたみこみによる新たな極限定理を得たことや, 先行研究で未解決であった自由積たたみこみによる極限分布の有限自由近似に関する問題の解決につながった. さらに自由極値分布の有限自由近似にも成功し, 自由極値理論との接点も生まれた.これらの研究成果は現在共同論文として執筆中である.
自由極値理論からは, 金田一とともにある種のvon Mises条件の下での自由極値分布への密度関数収束の証明とその収束レートを与えた. 特に, 正規分布をサンプルとする自由独立確率変数たちの正規化最大値は自由Gumbel分布に密度関数収束することを示し, 古典極値理論との対応がうまくいった. 本研究に関しても現在共同論文として執筆中である.
また今年度は, 既に投稿中であったMlotkowski, 堀田, 佐久間との自由擬無限分解可能分布に関する論文が国際雑誌「ALEA, Latin American Journal of Probability and Mathematical Statistics」に, 長谷部との正規分布の自由Levy測度に関する論文が国際雑誌「Electronic Journal of Probability」に, 長谷部, 野場, 佐久間とのブール自己分解可能分布に関する論文が「Studia Mathematica」にアクセプトされ, それぞれ出版された.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

今年度はテキサス農工大学のDaniel Perales氏やCIMATのOctavio Arizmendi氏といった海外研究者を北海道教育大学に招聘し, 国際研究集会「One-day workshop: free probability theory and random matrices」を企画した. ここに講演者の一人である北海道大学の藤江克徳氏も加わり, 有限自由確率論に関する共同研究がはじまった. この研究を通じて, 有限自由確率論の枠組みでのS-変換を理解できただけでなく, 自由確率論由来のオリジナルのS-変換の理解も深まった. さらに申請者の研究テーマの一つである自由極値理論との接点も表れた.このことは思わぬ結果であった. また今年度は自由極値理論そのものに関する研究についても進展があった. したがって, 今年度は当初予定していた計画以上の成果であったといえる.

今後の研究の推進方策

まずは研究実績にも記載した2つの共同研究の論文執筆を早急に行い, 国際雑誌への投稿を目指す.
今後はしばらく有限自由確率論, 自由極値理論, ランダム行列の3つの理論軸を中心に研究を進めていきたい. 有限自由確率論からは, 今回得られた有限自由S-変換についてさらに詳しく調べていきたい. またこの話題とは別に, finite free entropy に関するGribinskiによる問題にも取り組みたいと考えている. そのため, 作用素環論または組合せ論に詳しい研究者との議論や情報交換などを行っていきたいと考えている. 自由極値理論およびランダム行列からは, 最大固有値の振る舞いを記述するTracy-Widom分布と自由最大値たたみこみとの関係について詳しく調べていきたいと考えている. これにはランダム行列に詳しい研究者との議論が必要であると考えている.
学内業務に支障のない範囲で, できる限り多くの出張や学内招聘などを行い, 研究議論の場を設けていきたいと考えている. またzoomなどのオンラインシステムもうまく活用し, ディスカッションの時間を確保したい.

報告書

(2件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 研究成果

    (33件)

すべて 2024 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (5件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (19件) (うち国際学会 5件、 招待講演 13件) 備考 (2件) 学会・シンポジウム開催 (1件)

  • [国際共同研究] Wroclaw University(ポーランド)

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [国際共同研究] CIMAT(メキシコ)

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Texas A&M University(米国)

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Wroclaw University(ポーランド)

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [国際共同研究] CIMAT(メキシコ)

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [雑誌論文] On Boolean selfdecomposable distributions2024

    • 著者名/発表者名
      Hasebe Takahiro、Noba Kei、Sakuma Noriyoshi、Ueda Yuki
    • 雑誌名

      Studia Mathematica

      巻: 274 号: 2 ページ: 129-151

    • DOI

      10.4064/sm221227-29-10

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Asymptotic behaviors of the free Levy measure of the normal distribution2024

    • 著者名/発表者名
      植田優基, 長谷部高広
    • 雑誌名

      共同研究リポート (無限分解可能過程に関連する諸問題(28))

      巻: 472 ページ: 42-48

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] On freely quasi-infinitely divisible distributions2023

    • 著者名/発表者名
      Hotta Ikkei、Mlotkowski Wojciech、Sakuma Noriyoshi、Ueda Yuki
    • 雑誌名

      Latin American Journal of Probability and Mathematical Statistics

      巻: 20 号: 2 ページ: 941-971

    • DOI

      10.30757/alea.v20-34

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] On the free Levy measure of the normal distribution2023

    • 著者名/発表者名
      Hasebe Takahiro、Ueda Yuki
    • 雑誌名

      Electronic Journal of Probability

      巻: 28 号: none ページ: 1-19

    • DOI

      10.1214/23-ejp1035

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Law of Large Numbers for Roots of Finite Free Multiplicative Convolution of Polynomials2023

    • 著者名/発表者名
      Katsunori Fujie and Yuki Ueda
    • 雑誌名

      Symmetry, Integrability and Geometry: Methods and Applications

      巻: 19 ページ: 11-11

    • DOI

      10.3842/sigma.2023.004

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 正規分布のブール自己分解可能性2023

    • 著者名/発表者名
      Yuki Ueda
    • 雑誌名

      統計数理研究所共同研究リポート 無限分解可能過程に関連する諸問題 (27)

      巻: 463 ページ: 107-114

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [学会発表] Asymptotic behaviors of the free Levy measure of the normal distribution2024

    • 著者名/発表者名
      植田優基, 長谷部高広
    • 学会等名
      無限分解可能過程に関連する諸問題 (28)
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Uniform convergence towards extreme value distributions in free probability2024

    • 著者名/発表者名
      植田優基
    • 学会等名
      日本数学会2024年度年会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Non-commutative probability theory and free independence2024

    • 著者名/発表者名
      植田優基
    • 学会等名
      山口大学オンライン連続講演会 (第1回)
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Free convolution: bounded case2024

    • 著者名/発表者名
      植田優基
    • 学会等名
      山口大学オンライン連続講演会 (第2回)
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Analysis on Cauchy transform and R-transform2024

    • 著者名/発表者名
      植田優基
    • 学会等名
      山口大学オンライン連続講演会 (第3回)
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Free convolution: general case (1) subordination functions2024

    • 著者名/発表者名
      植田優基
    • 学会等名
      山口大学オンライン連続講演会 (第4回)
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Free convolution: general case (2) proof and examples2024

    • 著者名/発表者名
      植田優基
    • 学会等名
      山口大学オンライン連続講演会 (第5回)
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Asymptotic behaviors of the free Levy measure of the normal distribution2023

    • 著者名/発表者名
      Yuki Ueda
    • 学会等名
      Random Matrices and Applications
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Limit theorems and new combinatorial idetities in finite free probability theory2023

    • 著者名/発表者名
      植田優基, Octavio Arizmendi, 藤江克徳
    • 学会等名
      日本数学会2023年度秋季総合分科会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] On the class of freely quasi-infinitely divisible distributions2023

    • 著者名/発表者名
      植田優基
    • 学会等名
      Non-Commutative Probability and Related Topics 2023
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] On the class of freely quasi-infinitely divisible distributions and an extension of Bercovici-Pata bijection2023

    • 著者名/発表者名
      Yuki Ueda
    • 学会等名
      The 16th HU-SNU Joint Symposium on Mathematics
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Limit theorems for the multiplicative convolution of polynomials2023

    • 著者名/発表者名
      植田優基
    • 学会等名
      2023年度確率論シンポジウム
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Combinatorial formulas and limit theorems related to finite free probability theory2023

    • 著者名/発表者名
      Yuki Ueda
    • 学会等名
      福岡大学確率論セミナー
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] New combinatorial formulas and limit theorems for finite free convolution2023

    • 著者名/発表者名
      Yuki Ueda
    • 学会等名
      7th Mexico-Japan Probability Seminar
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Freely quasi-infinitely divisible distributions and extension of Bercovici-Pata bijection2022

    • 著者名/発表者名
      Yuki Ueda
    • 学会等名
      Mexico-Japan Probability Seminar
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] The class of freely quasi-infinitely divisible distributions and an extension of Bercovici-Pata bijection2022

    • 著者名/発表者名
      Yuki Ueda
    • 学会等名
      Workshop on Non-commutative Probability
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Regularity results on the class of Boolean selfdecomposable distributions2022

    • 著者名/発表者名
      Yuki Ueda, Takahiro Hasebe, Kei Noba and Noriyoshi Sakuma
    • 学会等名
      日本数学会 2022年度秋季総合分科会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Limit theorems for non-commutative free random variables2022

    • 著者名/発表者名
      Yuki Ueda
    • 学会等名
      第2回数理解析若手交流会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 正規分布のブール自己分解可能性2022

    • 著者名/発表者名
      Yuki Ueda
    • 学会等名
      無限分解可能過程に関連する諸問題 (27)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [備考] Researchmap

    • URL

      https://researchmap.jp/y-ueda1114/

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [備考] 国際研究集会のホームページ

    • URL

      https://sites.google.com/view/one-day-workshop-fptrm/home

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会・シンポジウム開催] One-day workshop: free probability theory and random matrices2023

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2022-04-19   更新日: 2024-12-25  

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