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Ceros de polinomios con coeficientes positivos reales.

El siguiente problema se plantea en el trabajo colaborativo con Subhro Ghosh:

Pregunta: Para cualquier polinomio $P_n(z)=\sum_{i=0}^n a_i z^i =a_n \prod_{i=1}^n(z-z_i)$, adjuntar empírica de la medida de ceros $L_n=n^{-1}\sum \delta_{z_i}$ (una medida de probabilidad en el plano complejo). Deje ${\cal M}$ denotar la colección de límite de puntos (en la topología débil) de los empírica de las medidas obtenidas cuando todos los $a_i$ están obligados a ser no negativo de reales (pero de otro modo, arbitraria $a_i$), con el límite de puntos de probabilidad medidas. Puede ${\cal M}$ se caracteriza?

Observaciones: por supuesto, la probabilidad de medidas en $\cal M$ son simétricas respecto al eje real, lo suficiente para mirar en la restricción de las medidas para la (cerrado) mitad superior del plano. Probabilidad de medidas apoyadas en el negativo de la mitad de avión pertenecen a $\cal M$. En el lado negativo, por un teorema de Obrechkoff, cualquier medida de probabilidad en $\cal M$ de los cargos de la simetría del cono de la anchura total $\alpha$ en todo el eje real con una misa en la mayoría de los $\alpha/\pi$. Por último, en el que el azar polinomios con $a_i$ iid con delimitada momentos de cierto orden, el punto límite es el uniforme de la medida del círculo, y a partir de esto (o el uso de productos de polinomios $\sum_{i=0}^k z^i$) se muestra que cualquier radialmente simétrica probabilidad de medir pertenece a $\cal M$. Resultados de la estrella de Barnard et als en la factorización de polinomios con coeficientes positivos permiten construir otros ejemplos de medidas en $\cal M$. Hay más ejemplos, pero buscamos una caracterización de $\cal M$.

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Chris Puntos 165

No tengo completa la prueba, pero tengo una conjetura plausible. Deje $\mu$ ser una medida de probabilidad en el avión, definir el potencial de $$u(z)=\int\log|1-z/t|d\mu(t).$$ A continuación, suponemos que $\mu\in M$ fib $u$ satisface $u(z)\leq u(|z|)$ para todos los $z$.

Es evidente que esta condición es necesaria. Parece que es estrictamente más fuerte que el Obrechkoff condición. No creo que esta condición puede ser reformulado como un simple propiedad de $\mu$ sí.

Para demostrar la suficiencia, yo soy el primero en ir a restringir a una densa subclase de $\mu$ con conveniente propiedades (está claro que es suficiente para demostrar la suficiencia de una densa subclase). La conveniente propiedades que tengo en mente es que el $\mu$ no carga algunos pequeños sector angular $|\arg z|<\epsilon$ y que se comporta muy bien cerca de $0$ e $\infty$, dicen que tiene algunas pequeñas átomo en $-\epsilon$ y nada en el disco $|z|<100\epsilon$, y del mismo modo en el infinito. Además, quiero exigir que $u(|z|)>u(z)$ para todos los $z$, excepto en lo positivo ray.

A continuación, voy a discretizar la medida para la obtención de un polinomio, cuyas $(1/n)\log|P_n|$ se aproxima $u$ bien cerca de la positiva ray, y aplicar el método de punto de silla de montar a la integral $$\int_{|z|=r}\frac{P_n(z)}{z^k}\frac{dz}{z},$$ con $n\to\infty$, mediante el buen comportamiento cerca de la positiva ray, y obtener un asintótica para los coeficientes que se muestran que son positivos.

La dificultad es que la asymptotics debe ser uniforme en $k$, pero espero lograrlo por la disposición cerca de $0$ e $\infty$ descrito anteriormente.

De hecho, hay una (inéditos y no probadas) la conjetura de Alan Sokal que si un polinomio satisface $|P(z)|<P(|z|)$, a continuación, algunos lo suficientemente alta potencia ha positivos de los coeficientes. Por supuesto, esto implicaría la suficiencia de mi condición.

AÑADIDO el 19 de julio. El anterior esquema es correcto; estamos escribiendo una prueba de que pronto será publicado en arxiv.

AÑADIDO el 23 de agosto. Aquí está la declaración precisa. Una probabilidad de medida $\mu$ es un límite de medida si y sólo si es simétrica con respecto al complejo de la conjugación, y $u(z)\leq u(|z|)$ donde $$u(z)=\int_{|\zeta|\leq 1}\log|z-\zeta|d\mu(\zeta)+\int_{|\zeta|>1}\log|1-z/\zeta|d\mu(\zeta).$$ (El potencial escribí anteriormente pueden ser divergentes para una cierta probabilidad de medidas, así que tiene que ser modificado un poco). Una prueba de ello está disponible en http://www.math.purdue.edu/~eremenko/newprep.htmly también en el arxiv.

ACTUALIZACIÓN el 10 de septiembre de 2014. Lo que he llamado "Sokal la Conjetura" (el Teorema 1 en el preprint citado anteriormente) resultó ser conocido antes. Esto fue demostrado por V. de Angelis, MR1976089. Esto fue como resultado de David Handelman la respuesta de otro MO pregunta: La estabilidad real de los polinomios con coeficientes positivos.

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