Scaling limit for random walk on the range of random walk in four dimensions

Abstract

We establish scaling limits for the random walk whose state space is the range of a simple random walk on the four-dimensional integer lattice. These concern the asymptotic behaviour of the graph distance from the origin and the spatial location of the random walk in question. The limiting processes are the analogues of those for higher-dimensional versions of the model, but additional logarithmic terms in the scaling factors are needed to see these. The proof applies recently developed machinery relating the scaling of resistance metric spaces and stochastic processes, with key inputs being natural scaling statements for the random walk’s invariant measure, the associated effective resistance metric, the graph distance, and the cut times for the underlying simple random walk.

Nous établissons les limites d’échelle pour une marche aléatoire dont l’espace d’états est l’image d’une marche aléatoire simple sur le réseau des entiers de dimension 4. Celles-ci concernent le comportement asymptotique de la distance de graphe à partir de l’origine et la position spatiale de la marche aléatoire en question. Les processus limites sont des analogues de ceux pour le modèle en dimension supérieure, mais un terme logarithmique supplémentaire dans les facteurs de renormalisation est nécessaire. La preuve utilise la machinerie récemment développée liant limites d’échelle d’espaces avec métrique de résistance et processus stochastiques, avec comme éléments clés l’échelle naturelle pour la mesure invariante de la marche aléatoire, la métrique de résistance effective associée, la distance de graphe, et les temps de coupure pour la marche aléatoire simple sous-jacente.