■3次元格子上の酔歩の再帰確率(その7)

   Peter Griffin(1990): Accelerating beyond the third dimension: Returning to the origin in simple random walk, Math. Scientist 15, 24-35

の数表をみると,小生が計算した再帰確率

  d=3,n=200 → p3=0.32

  d=3,n=500 → p3=0.33

  d=4,n=100 → p4=0.19

とすべて一致し,私にとっては大満足の結果となりました.また,その文献からd次元格子上における酔歩の再帰確率pdを引用すると,

     d   pd          d   pd

     1   1           13  .041919 

     2   1           14  .038657 

     3   .340537        15  .035869 

     4   .193201        16  .033458 

     5   .135178        17  .031352 

     6   .104715        18  .029496 

     7   .085844        19  .027848 

     8   .072912        20  .026375 

     9   .063447        30  .017257 

     10  .056197        40  .012827 

     11  .050455        100  .005050 

     12  .045789               

 

 再帰確率はdが大きいほど小さくなりますが,dが十分に大きいとき,第1種0次の変形ベッセル関数を使って,

  Σu2n=∫(0,∞)exp(-x){I0(x/d)}^ddx

 〜 1+2!/2(2d)+3!/2(2d)^2+4!/2(2d)^3+5!/2(2d)^4+5*71/2(2d)^5+・・・

より,

  pd 〜 1/(2d){1+1/d+7/(4d^2)+35/(8d^3)+215/(16d^4)}

で漸近近似されることがその論文には記されています.

 

 この式では,最初の数項の近似値でも

  p1=1,p2=1,p3=0.34,p4=0.20,p5=0.13,p6=0.10

ですから,かなり正確な値がでています.

 

 また,

  1/2(d−1)=1/(2d){1+1/d+1/(d^2)+・・・}

ですから,式

  pd 〜 1/2(d−1)

は簡単な割には漸近確率をよく近似し,

  pd 〜 1/(2d−1) あるいは pd 〜 1/(2d)

よりも外挿した際の誤差が小さいことが理解されます.

===================================