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Matriz estocástica: Segundo mayor valor propio y segundo mayor valor absoluto del valor propio

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Dejemos que $A$ sea una matriz estocástica.

Sean los valores propios de $A$ sea $1 = \lambda_1 \geq \lambda_2 \geq \lambda_3 ... \geq -1$ .

Dejemos que $\lambda = \max_{x: x \perp 1} \frac{||Ax||}{|| x ||}$

Pregunta:

Además de $\lambda_2 \leq \lambda$ ¿existe alguna relación entre $\lambda$ y $\lambda_2$ ? En particular, me gustaría ver algo del tipo $\lambda \leq \lambda_2$ .

Contexto:

Leer sobre los expansores. Muchas de las pruebas parecen demostrar límites superiores en $\lambda_2$ pero quiero límites superiores en $\lambda$ y no es obvio para mí:

(1) cómo un límite superior en $\lambda_2$ se convierte en un límite superior de $\lambda$ o (2) cómo generalizar algunas de estas pruebas.

Gracias.

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Nathan Baulch Puntos 7994

La respuesta se debe a Boyd, Diaconis, Sun y Xiao. Si $A$ es simétrica y biestocástica, entonces $\mu:=\max(\lambda_2,-\lambda_n)$ satisface $$\mu\ge\cos\frac\pi{n}.$$ Además, existe una matriz de este tipo para la que la igualdad se mantiene. Véase el ejercicio 164 de mi lista http:\www.umpa.ens-lyon.fr/~serre/DPF/exobis.pdf .

P.D. Como supones que los valores propios son reales, supongo que tienes en mente que la matriz es simétrica.

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