Στη θεωρία πιθανοτήτων, και πιο συγκεκριμένα στη μελέτη των τυχαίων πινάκων, ο κυκλικός νόμος αφορά την κατανομή των ιδιοτιμών ενός τυχαίου πίνακαn × n με ανεξάρτητες και πανομοιότυπα κατανεμημένες καταχωρήσεις[1] στο όριο n → ∞.
Ισχυρίζεται ότι για οποιαδήποτε ακολουθία τυχαίων πινάκων n × n των οποίων οι καταχωρήσεις είναι ανεξάρτητες και πανομοιότυπα κατανεμημένες τυχαίες μεταβλητές, όλες με μέση τιμή μηδέν και διακύμανση ίση με 1/n, η οριακή φασματική κατανομή είναι η ομοιόμορφη κατανομή πάνω στον μοναδιαίο δίσκο.
Σύνολα Ζινίμπρ
Το σύνθετο σύνολο Ζινίμπρ ορίζεται ως για , με όλες τις καταχωρήσεις τους δειγματοληπτικά IID από την τυπική κανονική κατανομή .
Έστω μια ακολουθία δειγματοληψίας από το σύνθετο σύνολο Ζινίμπρ. Έστω ότι συμβολίζουν τις ιδιοτιμές της Ορίζουμε το εμπειρικό φασματικό μέτρο του ως
Τότε, σχεδόν σίγουρα (δηλαδή με πιθανότητα ένα), η ακολουθία των μέτρων συγκλίνει ως προς την κατανομή στο ομοιόμορφο μέτρο στον μοναδιαίο δίσκο.
Στατιστικά στοιχεία άκρων
Έστω ένα δείγμα από το πραγματικό ή μιγαδικό σύνολο, και έστω η απόλυτη τιμή της μέγιστης ιδιοτιμής του
Έχουμε το ακόλουθο θεώρημα για τα στατιστικά ακμών:[3]
Στατιστικά στοιχεία ακμών του συνόλου Ζινίμπρ - Για και όπως ανωτέρω, με πιθανότητα ένα,
Επιπλέον, εάν και
τότε το συγκλίνει ως προς την κατανομή στο νόμο Γκάμπελ, δηλαδή το μέτρο πιθανότητας στο με αθροιστική συνάρτηση κατανομής .
Αυτό το θεώρημα βελτιώνει τον κυκλικό νόμο του συνόλου Ζινίμπρ. Με λίγα λόγια, ο κυκλικός νόμος λέει ότι το φάσμα του σχεδόν σίγουρα πέφτει ομοιόμορφα στον μοναδιαίο δίσκο. και το θεώρημα της στατιστικής των άκρων δηλώνει ότι η ακτίνα του σχεδόν μοναδιαίου δίσκου είναι περίπου , και κυμαίνεται σε κλίμακα , σύμφωνα με τον νόμο Γκάμπελ.
Ιστορία
Για τυχαίους πίνακες με γκαουσιανή κατανομή των καταχωρήσεων (τα σύνολα Ζινίμπρ), ο κυκλικός νόμος καθιερώθηκε τη δεκαετία του 1960 από τον Ζαν Ζινίμπρ[4] Τη δεκαετία του 1980, ο Βιάτσεσλαβ Γκίρκο εισήγαγε[5] μια προσέγγιση που επέτρεψε να καθιερωθεί ο κυκλικός νόμος για πιο γενικές κατανομές. Περαιτέρω πρόοδος σημειώθηκε[6] από τον Ζίντονγκ Μπάι, ο οποίος καθιέρωσε τον κυκλικό νόμο υπό ορισμένες υποθέσεις ομαλότητας της κατανομής.
Οι παραδοχές χαλαρώθηκαν περαιτέρω στις εργασίες των Τέρενς Τάο και Βαν Χ. Βου,[7] Γκουανγκμίνγκ Παν και Γουάνγκ Ζου,[8] και Φρίντριχ Γκότσε και Αλεξάντερ Τιχομίροφ[9]. Τέλος, το 2010 οι Τάο και Βου απέδειξαν[10] τον κυκλικό νόμο υπό τις ελάχιστες παραδοχές που αναφέρθηκαν παραπάνω.
Το αποτέλεσμα του κυκλικού νόμου επεκτάθηκε το 1985 από τον Γίρκο[11] σε έναν ελλειπτικό νόμο για σύνολα πινάκων με σταθερή ποσότητα συσχέτισης μεταξύ των καταχωρήσεων πάνω και κάτω από τη διαγώνιο. Ο ελλειπτικός και ο κυκλικός νόμος γενικεύτηκαν περαιτέρω από τους Ασιτούνο, Ρότζερς και Σόμερους στον υποτροχοειδή νόμο που περιλαμβάνει συσχετίσεις υψηλότερης τάξης[12].
Belevitch V (1950). «Theory of 2n-terminal networks with applications to conference telephony». Electrical Communication27: 231–244.
Bareiss, E. H. (1969), «Numerical solution of linear equations with Toeplitz and vector Toeplitz matrices», Numerische Mathematik13 (5): 404–424, doi:10.1007/BF02163269
Francis, J. G. F. (1962), «The QR Transformation, II (part 2)», The Computer Journal4 (4): 332–345, doi:10.1093/comjnl/4.4.332
Friedberg, Stephen H.; Insel, Arnold J.; Spence, Lawrence E. (1989), Linear algebra (2nd έκδοση), Englewood Cliffs, NJ: Prentice Hall, ISBN0-13-537102-3
↑Tao, Terence; Vu, Van (2010). appendix by Manjunath Krishnapur. «Random matrices: Universality of ESD and the Circular Law». Annals of Probability38 (5): 2023–2065. doi:10.1214/10-AOP534.