November 2022 Typicality and entropy of processes on infinite trees
Ágnes Backhausz, Charles Bordenave, Balázs Szegedy
Author Affiliations +
Ann. Inst. H. Poincaré Probab. Statist. 58(4): 1959-1980 (November 2022). DOI: 10.1214/21-AIHP1233
Abstract

Consider a uniformly sampled random d-regular graph on n vertices. If d is fixed and n goes to then we can relate typical (large probability) properties of such random graph to a family of invariant random processes (called “typical” processes) on the infinite d-regular tree Td. This correspondence between ergodic theory on Td and random regular graphs is already proven to be fruitful in both directions. This paper continues the investigation of typical processes with a special emphasis on entropy. We study a natural notion of micro-state entropy for invariant processes on Td. It serves as a quantitative refinement of the notion of typicality and is tightly connected to the asymptotic free energy in statistical physics. Using entropy inequalities, we provide new sufficient conditions for typicality for edge Markov processes. We also extend these notions and results to processes on unimodular Galton–Watson random trees.

On considère un graphe d-régulier aléatoire avec n sommets uniformément distribué. Si d est fixé et n tend vers l’infini, nous pouvons alors relier les propriétés typiques (de grande probabilité) d’un tel graphe aléatoire avec une famille de processus aléatoires invariants (dénommés processus “typiques”) sur l’arbre d-régulier infini Td. Cette correspondance entre théorie ergodique sur Td et graphes réguliers aléatoires s’est déjà révélée fructueuse dans les deux directions. Ce papier poursuit l’investigation des processus typiques avec un accent mis sur l’entropie. Nous y étudions une notion naturelle d’entropie micro-état pour les processus invariants sur Td. Elle sert de raffinement quantitatif à la notion de typicalité et elle est intimement reliée à l’énergie libre asymptotique en physique statistique. Au moyen d’inégalités entropiques, nous démontrons des nouvelles conditions suffisantes de typicalité pour des processus markoviens sur les arêtes de l’arbre. Nous étendons aussi ces notions et résultats à des processus sur des arbres de Galton–Watson unimodulaires.

Copyright © 2022 Association des Publications de l’Institut Henri Poincaré
Ágnes Backhausz, Charles Bordenave, and Balázs Szegedy "Typicality and entropy of processes on infinite trees," Annales de l'Institut Henri Poincaré, Probabilités et Statistiques 58(4), 1959-1980, (November 2022). https://doi.org/10.1214/21-AIHP1233
Received: 11 February 2021; Accepted: 10 November 2021; Published: November 2022
JOURNAL ARTICLE
22 PAGES

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Vol.58 • No. 4 • November 2022
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