Asymptotique du vecteur propre de Perron

Stéphane Gaubert (INRIA Rocquencourt)
travail commun avec
Marianne Akian (INRIA Rocquencourt)
et Ravindra Bapat (Indian Statistical Institute, New Delhi)

On s'intéresse au comportement asymptotique du vecteur propre et de la valeur propre de Perron (vecteur propre normalisé à coefficients positifs et valeur propre associée, respectivement) de matrices à coefficients positifs ou nuls dépendant géometriquement d'un grand paramètre p. Typiquement, on considère des matrices de la forme: tex2html_wrap_inline21 , ou plus généralement des matrices dont les coefficients ont un terme dominant de la forme tex2html_wrap_inline23 . Friedland a montré en 86 que la valeur propre de Perron de tex2html_wrap_inline25 croît géométriquement avec un taux égal à la moyenne géométrique maximale des circuits du graphe de la matrice A. Ce résultat se comprend mieux si l'on note que cette moyenne est précisément la valeur propre maximale de la matrice A dans le semi-anneau max-plus: le spectre de Perron usuel converge vers le spectre de la matrice max-plus associée. Par analogie, on peut s'attendre à ce que l'asymptotique du vecteur propre de Perron soit gouvernée par la théorie spectrale du problème max-plus limite. Les choses ne sont pas aussi simples, essentiellement parce que l'espace propre max-plus d'une matrice irréductible admet en général plusieurs générateurs indépendants. Le taux de croissance géométrique du vecteur propre de Perron usuel, s'il existe, est donné par un vecteur propre max-plus bien particulier, qu'il s'agit de déterminer. Nous identifions des cas non-dégénérés, où ce vecteur propre limite peut se calculer soit via la théorie spectrale max-plus, soit via un de ses raffinements dans un semi-anneau de jets, introduit précedemment par Finkelstein et Roytberg, pour lequel nous donnons un ``théorème de Perron-Frobenius''. Le traitement du cas général requiert une procédure d'aggrégation à la Wentzell-Freidlin. L'ensemble des ces résultats peut être vu comme une extension de la ``théorie de Vishik-Lyusternik" qui s'intéresse --à un changement de notation près-- au cas où tex2html_wrap_inline31 prend uniquement deux valeurs.
References:
M. Akian and R.B. Bapat and S. Gaubert, Asymptotics of the Perron Eigenvalue and Eigenvector Using Max-algebra, C.R.A.S, 327, série I:927--932, Dec. 1998, (aussi RR INRIA 3450).
S. Friedland. Limit eigenvalues of nonnegative matrices. Linear Alg. and Appl., 74:173--178, 1986.


Tue Oct 20 02:57:14 MET DST 1998