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MESURES INVARIANTES DES Y-SYSTÈMES

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Actes, Congrès intern. Math., 1970. Tome 2, p. 929 à 940.<br />

<strong>MESURES</strong> <strong>INVARIANTES</strong> <strong>DES</strong> Y-<strong>SYSTÈMES</strong><br />

par Ia.G. SINAI<br />

Nous désignons par y-systèmes, F-difféomorphismes et Y-Üots, les systèmes,<br />

diffeomorphism es et flots d'Anosov.<br />

1. Introduction. — La distribution de Gibbs en théorie ergodique<br />

A la base d'une grande partie des résultats exposés ci-dessous se trouve une<br />

idée empruntée à la physique statistique. Nous allons définir, dans le cadre de<br />

la théorie topologique générale des systèmes dynamiques, l'analogue de la distribution<br />

limite de Gibbs de la mécanique statistique (voir [1], [2], [3]).<br />

Soient M un espace métrique compact et complet, {T t } un groupe à un<br />

paramètre d'homéomorphismes de M. Le paramètre t parcourt ou bien tous<br />

les nombres entiers, et dans ce cas les T t représentent toutes les puissances d'une<br />

transformation T x = T, ou bien tous les nombres réels : — °> t 2 > 0 absolument continues par rapport à la mesure p de<br />

façon que soient vérifiées les égalités suivantes :<br />

expf | h(T k x)\<br />

d/V, 2 (*|/Q<br />

(pour le cas du temps discret)<br />

»,-(«= f exp 2 h(T k x)\ dp(x)<br />

M<br />

L *=-*2 J<br />

d Vt v t 2 (x\h)<br />

expT/ 1<br />

/z(7»dw|<br />

'<br />

S *i.'2 (Ä) = jT exp j y* 1 h(T u x) du dp(x)<br />

(pour le cas du temps continu)<br />

DEFINITION 1. - Toute mesure limite (au sens de la convergence faible) pour<br />

la famille de mesures p t t2 (h) pour f,, t 2 -> °° s'appelle distribution limite de<br />

Gibbs. Nous désignons par p(h) la distribution limite de Gibbs.<br />

Nous soulignons que p(h) dépend aussi bien de la mesure initiale p que de la<br />

fonction h.<br />

Soient : M l'ensemble des mots périodiques x = {.. . , x_ n ,.. . , x 0 ,... , x n ,...},<br />

Xj = x i+n égaux à 0 ou 1, avec la période n ; U(j) une fonction que l'on peut<br />

appeler de manière naturelle le potentiel d'interaction; p 0 une mesure uniforme-,


930 la. G. SINAI D 12<br />

T un déplacement et h(x) = £ ^(/) */ *o î a^ors ^a distribution de Gibbs, consci<br />

truite selon nos définitions, coïncide avec la distribution de Gibbs habituelle pour<br />

un gaz sur un réseau de dimension un et de longueur n. La notion de distribution<br />

limite de Gibbs pour les systèmes de la mécanique-statistique a été énoncée<br />

pour la première fois dans l'exposé de N. N. Bogolubov et B.I. Hatzet. [1]. Dernièrement,<br />

des résultats importants dans cette direction ont été obtenus par<br />

D. Ruelle [2] et P.L. Dobrouchine [3]. Le cas considéré par nous correspond aux<br />

systèmes à une dimension de la physique statistique.<br />

Il semble qu'il existe des cas où p(h) n'est pas unique, mais nous ne les connaissons<br />

pas. D'autre part, la recherche des conditions générales d'unicité représente<br />

probablement des difficultés aussi grandes que le problème de l'unicité de la mesure<br />

invariante pour les chaînes de Markov dans le cas d'un espace de phases continu<br />

pour les états. Dans le cas où p(h) est unique et p(h) = lim p t t (h), p(h) sera<br />

*1.*2<br />

une mesure invariante normée pour le groupe {T t }. Ainsi, dans le cas d'unicité,<br />

nous obtenons une méthode assez efficace pour construire et étudier différentes<br />

mesures invariantes pour {T t }. Plus loin, nous considérons des exemples de<br />

problèmes dans lesquels interviennent ces mesures.<br />

2. y-difféomorphismes transitifs et leurs mesures invariantes.<br />

Nous supposons connues les définitions de y-difféomorphismes et leurs propriétés<br />

principales. Rappelions que l'on appelle F-difféomorphisme transitif un<br />

difféomorphisme dont chaque feuille d'une foliation transversale est partout dense.<br />

Pour les y-difféomorphismes transitifs, mon article [4] a établi en fait le résultat<br />

suivant : Soit p une mesure différentielle normée quelconque sur la variété M,<br />

dans laquelle agit le F-difféomorphisme T. Considérons la suite de mesures<br />

p n = p(T*) n . Alors il existe des limites (au sens de la convergence faible)<br />

telles que<br />

M (p) = lim Pn > M (c) = lim P n ,<br />

(1) p^\ pt (c) sont des mesures invariantes pour T, et T , comme automorphisme<br />

métrique de l'espace avec une quelconque de ces mesures, est un AT-automorphisme.<br />

(2) pour chaque partition mesurable des feuilles locales de la foliation dilatante<br />

(contractante), les mesures conditionnelles induites p^, (ju (c) ) sur les éléments<br />

d'une telle partition sont données par des densités relatives à la mesure differentiable.<br />

Chaque mesure possédant les propriétés (1) et (2) est unique. De là<br />

on déduit que si T possède une mesure invariante compatible avec la structure<br />

differentiable, alors JU (C) = /i (p) = p et la mesure p est justement celle-ci. Inversement,<br />

si p^ ¥= p^\ T ne possède pas de mesure invariante compatible avec<br />

la structure differentiable.<br />

THEOREME 1. -Soit hGC(M) satisfaisant à une condition de Holder d'ordre<br />

positif. Alors la distribution limite de Gibbs est<br />

p^(h) = lim M< C > (h) ;


<strong>MESURES</strong> <strong>INVARIANTES</strong> <strong>DES</strong> Y-SYSTEMES 931<br />

elle est donc unique. T, comme automorphisme de l'espace avec la mesure<br />

p^c\h),<br />

est un K-automorphisme. Les propositions analogues sont valables pour<br />

la mesure p^p\<br />

Les mesures invariantes p^(h), p^\h) ne constituent pas toutes les mesures<br />

invariantes du Y-difféomorphisme T. A.M. Stepin a démontré que T possède<br />

aussi des mesures continues ergodiques invariantes, par rapport auxquelles il<br />

possède des propriétés très modérées de mélange, et, en particulier, a une entropie<br />

nulle.<br />

THEOREME 2. - Soient h x et h 2 vériflant les conditions du Théorème 1. Alors<br />

l'égalité<br />

P {c) (h,) = M (C) (h 2 ) û* w (M = /i w (h 2 ))<br />

a lieu si et seulement s'il existe une fonction u(x), qui vérifie une condition de<br />

Holder d'ordre positif, et une constante C telles que<br />

(1) h x (x) = h 2 (x) + u(Tx) - u(x) + C.<br />

3. Mesure invariante d'entropie maximale. Récemment, E.I. Dinabourg [5]<br />

a démontré que l'entropie topologique d'un homeomorphism e d'un espace<br />

métrique compact de dimension finie est égale à la borne supérieure des<br />

entropies métriques, calculées selon toutes les mesures boréliennes invariantes.<br />

En tant qu'hypothèse, cette proposition a été formulée dans l'ouvrage connu<br />

de Adler, Konheim, McAndrew [6] dans lequel a été pour la première fois introduite<br />

l'entropie topologique. A la même époque, B.M. Gourewitch [7] a construit<br />

un exemple qui a montré que, dans ce théorème, la borne supérieure ne peut<br />

être remplacée par le max. M. Chtilman a construit un exemple d'homéomorphisme<br />

qui est topologiquement transitif et dans lequel l'entropie topologique est obtenue<br />

selon plusieurs mesures invariantes.L'exemple de M. Chtilman rappelle le phénomène<br />

connu de transition de phases de première espèce en physique statistique.<br />

Pour les Y-difféomorphismes, nous avons construit, dans [4], une mesure<br />

invariante selon laquelle l'entropie métrique est égale à l'entropie topologique.<br />

B.M. Gourevitch et R. Bowen [8], indépendamment l'un de l'autre et presque<br />

simultanément, ont établi qu'une telle mesure est unique. Du point de vue métrique,<br />

T, en tant qu'automorphisme de l'espace avec une telle mesure, peut<br />

être réalisé par une chaîne ergodique de Markov (une classe, une sous-classe)<br />

avec un nombre fini d'états. D'ailleurs, R. Bowen a obtenu ses résultats dans<br />

des conditions plus générales : pour les difféomorphismes vérifiant l'axiome de<br />

S, Smale, Bowen a démontré aussi que l'entropie topologique détermine asymptotiquement<br />

l'exposant de l'exponentielle comme le nombre de points périodiques<br />

de l'homéomorphisme (quand la période tend vers l'infini).<br />

Soit pi (max) la mesure invariante du Y-difféomorphisme transitif T par laquelle<br />

on obtient l'entropie topologique. On constate que les mesures invariantes p^ et<br />

pb) décrites ci-dessus, peuvent être obtenues en tant que distributions limites<br />

de Gibbs, calculées à l'aide de la mesure p( max ) à savoir<br />

ßiO = M(m«) 0n W ) } ß (P) s M< m «>(-lnX p (x))


932 la. G. SINAI D 12<br />

où \(x), \ p (x) sont les coefficients de dilatation et de contraction pour les<br />

feuilletages dilatant et contractant respectivement. Pour la mesure /j (max) le<br />

théorème 2 est aussi valable.<br />

4. Problème de l'existence de la mesure invariante compatible avec la différentiabilité<br />

pour les Y-difféomorphismes.<br />

Le problème a été posé dans l'exposé célèbre de S. Smale [9]. Il représente<br />

aussi une partie du problème plus général suivant : quelle est la catégorie de<br />

l'ensemble des C°°-difféomorphismes d'une C"variété compacte qui ont une mesure<br />

invariante compatible avec la différentiabilité. Le théorème suivant vaut :<br />

THEOREME 3. — L'ensemble des Y-difféomorphismes transitifs de classe C°° qui<br />

n'ont pas de mesure invariante compatible avec la différentiabilité contient un<br />

ensemble ouvert et partout dense.<br />

L'idée de la démonstration de ce théorème est la suivante : il suffit de considérer<br />

les Y-difféomorphismes T qui se trouvent dans un voisinage suffisamment petit<br />

d'un Y-difféomorphisme transitif T 0 de sorte que tous les T soient conjugués<br />

topologiquement avec r o . Si U est un homéomorphisme pour lequel T 0 U = UT<br />

alors p^U* = ~p (p) , ju (c) £/* ="jü (c) sont des mesures invariantes pour le Y-difféomorphisme<br />

T 0 . Il se révèle que ces mesures peuvent être obtenues comme les<br />

distributions limites de Gibbs en les construisant à l'aide de la mesure /x (max) avec<br />

l'entropie maximaie pour T 0 ,à savoir de la façon suivante :<br />

-(P) = M(max) (_ ln ^ ( C r Ij)) 9 -jjj(c) = M(max) ( m ^(tf- 1 *))<br />

où X p , \ c sont les coefficients de dilatation de contraction pour le Y-difféomorphisme<br />

T. De ce qui a été dit au § 2 découle que le Y-difféomorphisme T<br />

a une mesure invariante compatible avec la différentiabilité si et seulement si<br />

Etant donné que U vérifie la condition de Holder, h t (x) = lnX p (£/ _1 x)<br />

et h 2 (x) = ln X c (i/~ 1 x) vérifient aussi cette condition. Et nous pouvons<br />

donc utiliser le théorème 2, dont on déduit que si~p^ ="jü (c * ces deux fonctions<br />

vérifient la relation (1).<br />

Utilisons maintenant un théorème de A.N. Lifchitz, selon lequel il faut et il<br />

suffit, pour que la relation (1) soit vérifiée, que, pour une constante C et pour<br />

toute trajectoire périodique x, Tx,.. ., T K ~ x x, T K x - x, ait lieu l'égalité suivante<br />

c'est-à-dire que<br />

£=-i<br />

__<br />

X h l (1 4 x) = % h 2 (F x )+; KC<br />

1 = 0 '=o<br />

(2) p j ' lh l (T i x)-h 2 (T i x)]<br />

Ä /=o<br />

soit le même pour toutes les trajectoires périodiques.


<strong>MESURES</strong> <strong>INVARIANTES</strong> <strong>DES</strong> Y-SYSTEMES 933<br />

De là on déduit que l'ensemble des Y-difféomorphismes, pour lesquels h t et<br />

h 2 ne satisfont pas la condition (1), est ouvert. Pour démontrer que cet ensemble<br />

est partout dense, il suffit de considérer, pour un Y-difféomorphisme pour lequel<br />

se vérifie la condition (1), une perturbation arbitrairement petite dans le voisinage<br />

de deux trajectoires périodiques différentes et de vérifier que, pour une perturbation<br />

de forme générale, l'expression (2) devient différente pour ces deux<br />

trajectoires.<br />

5. Petite perturbation stochastique des Y-difféomorphismes.<br />

Le problème dont il s'agit maintenant est plus intéressant dans le cas du temps<br />

continu, et nous considérerons ce cas plus loin. Mais le cas du temps discret<br />

est un peu plus simple.<br />

Considérons une famille de distributions de probabilités<br />

q ( • \x e) (xEM)<br />

où e est un paramètre. Supposons que q ( • \x , e) est une fonction continue du<br />

point x et que pour chaque p fixé, on a<br />

(3) minq(Q p (x)\x ,e)-+ 1 si e -* 0<br />

où 0 p (x) est une boule de rayon p de centre x. Soit Tun homéomorphisme quelconque<br />

de M. Construisons une famille de chaînes de Markov II e dans laquelle<br />

le mouvement du point aléatoire x se déroule de la façon suivante : d'abord, x<br />

passe au point Tx et ensuite au point aléatoire z, choisi suivant la distribution<br />

q('\Tx, e).<br />

En raison de la condition (3), il est naturel d'appeler la famille de chaînes de<br />

Markov Il e une petite perturbation stochastique de l'homéomorphisme. Il est<br />

facile de démontrer la proposition suivante (voir aussi [10]) :<br />

Si $g e = { 7r e } est une collection de mesures invariantes pour la chaîne de<br />

Markov Il e , alors toute mesure limite (au sens de la convergence faible) pour la<br />

famille % (pour e -> 0) est une mesure invariante pour T.<br />

Il est facile de construire des exemples de


934 la. G. SINAI D 12<br />

max g(y\x,e)<br />

-—°2(_) ^ const.<br />

min g (y\x , e)<br />

«iW<br />

Il est naturel d'appeler ces perturbations stochastiques "localisées". Sous nos<br />

hypothèses, il n'est.pas difficile de démontrer que la mesure invariante ir e est<br />

unique et dans ce cas le problème consiste à étudier le comportement asymptotique<br />

de ir € quand e -> 0.<br />

Nous pouvons considérer que la chaîne de Markov Il e est stationnaire et que<br />

son temps varie dans l'intervalle (— °°, + °°).<br />

Soient M<br />

que F(CJ) = z 0 .<br />

en supposant<br />

De l'égalité FT m — TF, découle que la mesure p e induite par cette application<br />

sur M est invariante par rapport à T. On démontre alors, que p € est une distribution<br />

limite de Gibbs, construite à l'aide de la mesure ju (max) et d'une certaine<br />

fonction h e . La forme de cette fonction est assez complexe, et nous l'omettons<br />

ici. L'important est que la fonction h € satisfasse la condition de Holder.<br />

En fixant le point z 0 , considérons l'ensemble F~ 1 (z 0 ). Pour presque tout point<br />

z 0 , sur F~\z 0 ) on obtient une distribution conditionnelle de probabilité. Il est<br />

facile de démontrer que le processus conditionnel correspondant est une chaîne<br />

ergodique Markovienne non-homogène.<br />

Soit T e (-\z 0 ) la densité de la distribution pour la coordonnée z 0 calculée suivant<br />

la mesure conditionnelle dans l'espace F~ 1 (z 0 ).<br />

Alors<br />

(4) *M) = f dp e (z 0 ) f T € (y\z 0 )dy , AC M.<br />

La densité T € est différente de zéro dans un voisinage dont le diamètre n'est<br />

pas supérieur à Cô 2 (e) où C dépend uniquement de T.<br />

De (4) on déduit facilement que lim ir € = lim p e si au moins une de ces<br />

e->0 e->0<br />

limites existe. Pour certaines hypothèses naturelles sur la dépendance de q (-\x, e)<br />

nous avons démontré que lim p e existe et qu'elle est égale à /x (c) .


<strong>MESURES</strong> <strong>INVARIANTES</strong> <strong>DES</strong> Y-SYSTEMES 935<br />

6. Mesures invariantes pour un Y-flot.<br />

On n'a pas encore réussi à étendre complètement la théorie, exposée ci-dessus<br />

pour les Y-difféomorphismes, au cas du temps continu, bien qu'il existe des<br />

raisons sérieuses de croire que les théorèmes correspondants restent valables dans<br />

ce cas également.<br />

G.A. Margouliss (11), (12), a construit une mesure invariante /i (max) avec une<br />

entropie maximale pour des Y-flots transitifs. A notre connaissance, le théorème<br />

d'unicité d'une telle mesure n'a pas été démontré. La mesure construite par<br />

G.A. Margouliss possède une propriété remarquable. Les coefficients de dilatation<br />

et de contraction, calculés suivant cette mesure, sont constants (ne dépendent<br />

pas du point) et la constante correspondante h est égale à l'entropie topologique.<br />

En outre, comme l'a démontré Margouliss, cette même constante h joue un rôle<br />

dans la valeur asymptotique du nombre des trajectoires fermées du Y-flot : si<br />

v(t) est le nombre des trajectoires fermées de multiplicité 1 d'un Y-flot transitif<br />

dont période n'est pas supérieure à t, alors :<br />

hm = h.<br />

f->oo t<br />

Dans les articles de Margouliss se trouvent aussi des formules donnant les termes<br />

suivants du développement asymptotique de la fonction v(t).<br />

M.E. Ratner (13), (14), en utilisant les méthodes de l'article [4] pour des<br />

Y-flots transitifs de dimension 3, a construit des mesures invariantes p^ et p.*?)<br />

liées à la structure differentiable de la variété de la même façon que dans le<br />

cas du temps discret, à savoir :<br />

1) Le Y-flot {T t }, comme groupe à un paramètre de transformations de<br />

l'espace M, conservant la mesure JU (C) ou p^p]<br />

est un Ä-flot.<br />

2) pour chaque partition mesurable des feuilles locales contractantes (dilatantes),<br />

les mesures conditionnelles, induites sur les éléments de la partition par la mesure<br />

jLi (c) (u^), sont données par une densité suivant la mesure differentiable. Chaque<br />

mesure ayant les propriétés 1) et 2) est unique.<br />

Pour les Y-flots à trois dimensions on obtient un théorème analogue au théorème<br />

1, à savoir :<br />

THEOREME 4. - Pour chaque fonction h E C(M) vérifiant la condition de Holder<br />

et chacune des mesures p^ et p^ il existe une seule distribution de Gibbs<br />

p( c Hh), p( p \h). Le Y-flot {T t } avec une telle mesure est un K-flot.<br />

Les mesures p^ et p^ peuvent être obtenues comme les distributions limites<br />

de Gibbs, construites à l'aide de /x< max ><br />

7. Les petites perturbations stochastiques des champs vectoriels par des processus<br />

de diffusion.<br />

Soit M une C°°-variété Riemanienne sans bord. Pour les problèmes considérés<br />

ci-dessous, il est nécessaire d'introduire des processus Markoviens de diffusion<br />

sur la variété differentiable M. Pour la première fois, de tels processus sont apparus


936 la. G. SINAI D 12<br />

dans l'exposé de A.N. Kolmogoroff [15]. K. Ito [16] a construit, pour ces processus,<br />

des équations différentielles stochastiques. Notre approche est voisine de<br />

celle de R. Gangolli [17] décrite dans un article plus récent. Considérons l'espace<br />

tangent % x au point x et une distribution régulière Gaussienne dans c g x centrée<br />

à l'origine et de matrice de dispersion o(x).<br />

DEFINITION. — Soit (s ={a(x)} un champ de matrices définies positives sur M.<br />

On appelle "bruit blanc" sur la variété M la mesure définie dans le fibre tangent<br />

%(M) par<br />

x eM<br />

où g x a est la distribution Gaussienne dans *6 X avec la matrice de dispersion a(x)<br />

( Il désigne le produit direct des mesures ).<br />

^xeM /<br />

Soient a un C°°-champs vectoriel sur M et v a le bruit blanc sur M avec la C°°fonction<br />

a(x). Fixons x 0^M et considérons l'espace C XQ ([0 , T]) des applications<br />

continues x(t) du segment [0 , T] dans M avec la condition x(0) = x 0 . Nous allons<br />

construire une mesure P XQtT dans C ([0, T]). Divisons le segment [0, T] en<br />

2" parties égales et pour chaque n définissons "la trajectoire aléatoire" sur M<br />

de la façon suivante : si la trajectoire aléatoire x(t) est définie pour 0 < t < T—,<br />

m < 2 n<br />

alors nous choisissons un vecteur aléatoire b m avec la distribution g , mN<br />

x(T-Aa<br />

et nous supposons que<br />

2«<br />

où exp z est une application exponentielle de c fê z dans M<br />

T—


<strong>MESURES</strong> <strong>INVARIANTES</strong> <strong>DES</strong> Y-SYSTEMES 937<br />

Cette construction correspond à l'idée physique d'un processus de diffusion<br />

ou comme la limite d'un "random walk".<br />

DEFINITION. — Le, processus de diffusion Markovien pour lequel<br />

a = 0 , o(x) = I<br />

(où /<br />

est la matrice unité) s'appelle le mouvement brownien de la variété.<br />

DEFINITION - Soit, sur la variété M, un champ vectoriel OL. On appelle "petite<br />

perturbation stochastique du champ vectoriel a" la famille des processus Markoviens<br />

de diffusion d\Z aea .<br />

P.F. Khasminsky [10] a démontré en fait le théorème suivant :<br />

THEOREME. - Soient M une variété compacte, IT e un ensemble de mesures<br />

invariantes pour le processus Markovien 0K aea . Alors, toute mesure qui est une<br />

limite faible des mesures de U € (si e -• 0),' est une mesure invariante pour le<br />

champ vectoriel a.<br />

Le problème d'étude de ces mesures p a été posé à plusieurs reprises par<br />

A.N. Kolmogorov. Du point de vue analytique il s'agit d'étudier l'allure asymptotique<br />

des solutions positives des équations différentielles linéaires elliptiques du<br />

2 eme ordre sur les variétés quand le coefficient des dérivées du degré supérieur<br />

est un paramètre e tendant vers 0. Le cas d'une dimension a été considéré par<br />

Andronov, Vitt, Pontryaguin [19]. Certains champs vectoriels ont été étudiés,<br />

de ce point de vue, par R.Z. Kchasminsky sur le tore de 2 dimensions [10].<br />

Récemment, des résultats importants ont été obtenus par A.D. Ventzel et<br />

M.l. Frildman [20]. Ils ont étudié en fait le cas où l'ensemble de points nonerrants<br />

(no-wandering) du champ vectoriel est composé d'un nombre fini de<br />

points et de courbes fermées. Dans le paragraphe suivant, nous allons étudier<br />

les petites perturbations stochastiques des Y-flots et les problèmes qui s'y rattachent.<br />

8. Les petites perturbations stochastiques des flux géodésiques dans les espaces<br />

à courbure négative et les questions connexes.<br />

Le lemme du paragraphe 5 indique que, dans le cas des perturbations stochastiques<br />

localisées des Y-difféomorphismes, chaque réalisation de la chaîne de<br />

Markov se trouve dans un petit voisinage de la trajectoire du Y-difféomorphisme.<br />

Pour les perturbations non-localisées, ceci n'est plus exact. Cela l'est encore moins<br />

dans le cas des petites perturbations stochastiques des Y-flots. Cependant, il<br />

existe dans ce cas un analogue au lemme du paragraphe 5. Arrêtons-nous plus<br />

en détail sur ces résultats.<br />

Soient M le fibre tangent unitaire d'une surface compacte Q, ayant une courbure<br />

négative, et {T t } un flot géodésique dans M. On sait que {T t } représente un<br />

exemple classique de Y-flot. Nous désignons par o: le champ vectoriel qui lui<br />

correspond et nous introduisons une petite perturbation stochastique d]Z a ,ea-<br />

Considérons la surface Q de courbure négative, qui est le revêtement universel


938 la. G. SINAI D 12<br />

de Q ; soit M le fibre tangent unitaire de M. Alors M est le revêtement de M ;<br />

M est muni d'un champ vectoriel a. et d'une petite perturbation stochastique<br />

dit z t€ z. Le théorème suivant s'applique aux réalisations du processus Markovien<br />

THEOREME. — Pour chaque e suffisamment petit, presque chaque réalisation<br />

co = co(f) du processus dit 5 e- tendvers l'infini si t -* °°. De plus, si q 0^Q est un<br />

point fixé, il existe une demi-géodésique unique q(t) issu du point q 0 telle que<br />

d(cj(t) ,q(t)) < const t, où la constante dépend de co mais non de t.<br />

Si Q est équivalent conformément à la surface ß 0 , de courbure négative constante,<br />

on peut alors réaliser les éléments linéaires sur Sfc par des matrices unimodulaires<br />

du deuxième ordre. Le processus de diffusion Markovien dans l'espace<br />

de telles matrices représente une généralisation naturelle du produit des matrices<br />

aléatoires au cas du temps continu. Pour les produits des matrices aléatoires,<br />

on connaît le théorème de G. Furstenberg [21], montrant que le comportement<br />

asymptotique des produits des matrices aléatoires est semblable au comportement<br />

décrit par le théorème mentionné ci-dessus. C'est pourquoi on peut considérer<br />

notre théorème comme apparenté au Théorème de Furstenberg.<br />

Il faut noter aussi le fait que pour les sommes des grandeurs aléatoires indépendantes,<br />

on connaît le principe d'invariance de Donsker, qui permet de ramener<br />

ces sommes au mouvement Brownien.<br />

A notre connaissance un tel principe n'existe pas, jusqu'à présent, pour le<br />

produit des matrices aléatoires.<br />

Un théorème analogue au précédent est le suivant qui a été démontré par<br />

F.I. Karpelevitch et par nous, mais qui est vraisemblablement connu de beaucoup<br />

d'autres mathématiciens.<br />

THEOREME — Soit Q un espace à n dimensions, de courbure négative, et homéomorphe<br />

à R n . On suppose que la courbure suivant chaque direction plane est<br />

comprise entre deux constantes négatives. Alors, pour presque toute trajectoire<br />

co(f ), co(0) = q 0 ,du mouvement brownien sur Q, il existe une semi-géodésique<br />

ÏÏ(t\ 5t0) = täte 4 ue d(c5(t), q(t)) < const. t,où, comme dans le cas précédant<br />

la constante dépend de aï et, non de t.<br />

Ces deux théorèmes sont en relation avec l'étude de la frontière de Martin des<br />

processus de diffusion considérés ici, mais les questions correspondantes n'ont pas<br />

encore été tirées au clair.<br />

Revenons au problème de l'étude du comportement asymptotique (quand e ->• 0)<br />

des mesures invariantes des processus de Markov dVL at€a où a est un champ vectoriel<br />

engendrant le Y-flot sur une variété compacte tridimensionnelle. Pour le<br />

problème analogue dans le cas du temps discret, nous construisons l'application S».<br />

Ici il n'existe pas d'application de ce type. Mais on peut tout de même construire<br />

une application &' e , dépendant de e, qui possède un grand nombre de propriétés<br />

de l'application B*. En particulier si p € est l'image de la distribution Markovienne<br />

de probabilités par l'application &* € , la valeur asymptotique de la mesure


<strong>MESURES</strong> <strong>INVARIANTES</strong> <strong>DES</strong> Y-SYSTEMES 939<br />

p € (si e -• 0) coincide avec celle de la distribution invariante pour notre processus<br />

de Markov quand e -* 0. A l'aide de cette idée, on peut démontrer le théorème<br />

suivant :<br />

THEOREME. — Pour e -+ 0 les distributions invariantes du processus Markovien<br />

3Tc ae(T convergent faiblement vers la mesure p^. En particulier, si le Y-flot<br />

{T t } a une mesure invariante p compatible avec la différentiabilité, c'est-à-dire<br />

si pW = pW = p alors les distributions ci-dessus convergent faiblement vers p.<br />

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