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Matrices aleatorias

Distribución de TracyWidom

La distribcuión de TracyWidom es una distribución límite del valor propio escalado más grande de una matriz aleatoria perteneciente a conjuntos de Gauss. También aparece en varias disciplinas, tales como problemas de conteo, modelos de crecimiento aleatorios, transiciones de fase, etc., y proporciona predicciones precisas.

La distribución de TracyWidom consiste en tres clases , y . Cada una corresponde a un conjunto de Gauss distinto; vea la correspondiente función de densidad de probabilidad.

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In[1]:=
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Plot[Table[ PDF[TracyWidomDistribution[\[Beta]], x], {\[Beta], {1, 2, 4}}] // Evaluate, {x, -5, 2}, Filling -> Axis, PlotLegends -> {"\[Beta] = 1", "\[Beta] = 2", "\[Beta] = 4"}, ImageSize -> Medium, PlotTheme -> "Detailed"]
Out[1]=

Use MatrixPropertyDistribution para representar el valor propio escalado más grande de una matriz de GUE.

In[2]:=
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ev\[ScriptCapitalD][2, n_] := MatrixPropertyDistribution[(Max[Eigenvalues[x]] - 2 Sqrt[n]) n^(1/6), x \[Distributed] GaussianUnitaryMatrixDistribution[n]]

Tome una muestra de la distribución y compare el histograma con la función de densidad de probabilidad.

In[3]:=
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sample = RandomVariate[ev\[ScriptCapitalD][2, 250], 2000];
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In[4]:=
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Show[Histogram[sample, {0.2}, PDF, PlotTheme -> "Detailed"], Plot[PDF[TracyWidomDistribution[2], x ], {x, -5, 2}, PlotStyle -> Thick, PlotTheme -> "Detailed", PlotLegends -> None], ImageSize -> Medium]
Out[4]=

La distribución de TracyWidom puede ser bien aproximada por la distribución gamma en la región central.

In[5]:=
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gdist = GammaDistribution[k, s, 1, a]; PDF[gdist, x]
Out[5]=

Ajuste la distribución gamma con la distribución de TracyWidom de concordando los primeros tres momentos.

In[6]:=
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moments = Through[{Mean, Variance, Skewness}[gdist]]; nmoments = N[Through[{Mean, Variance, Skewness}[TracyWidomDistribution[1]]]]; sol = FindRoot[Thread[moments == nmoments], {{k, 1}, {s, 1}, {a, 1}}]
Out[6]=

Compare las funciones de densidad de probabilidad.

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In[7]:=
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Plot[{PDF[gdist /. sol, x], PDF[TracyWidomDistribution[1], x]} // Evaluate, {x, -5, 2}, PlotLegends -> {"Gamma distribution", "Tracy-Widom distribution"}, Filling -> Axis, PlotTheme -> "Detailed", ImageSize -> Medium]
Out[7]=

Ejemplos relacionados

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