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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.45.2020.tde-06012021-103444
Document
Author
Full name
Thiago Costa Raszeja
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2020
Supervisor
Committee
Melo, Severino Toscano do Rego (President)
Echeverria, Godofredo Iommi
Kwasniewski, Bartosz Kosma
Renault, Jean
Sims, Aidan Dominic
Title in English
Thermodynamic formalism for generalized countable Markov shifts
Keywords in English
Conformal measures
Countable Markov shift
Dynamical systems
Exel-Laca algebra
KMS states
Phase transition
Symbolic dynamics
Thermodynamic formalism
Abstract in English
Countable Markov shifts, which we denote by $\Sigma_A$ for a 0-1 infinite matrix $A$, are central objects in Symbolic Dynamics and Ergodic Theory. R. Exel and M. Laca have introduced the corresponding operator algebras as a generalization of the Cuntz-Krieger algebras for an infinite and countable alphabet. They introduced the set $X_A=\Sigma_A \cup Y_A$, a kind of generalized countable Markov shift that coincides with the space $\Sigma_A$ in the locally compact case. The space $X_A$ contains as dense subsets the standard countable Markov $\Sigma_A$ and a subset of finite allowed words $Y_A$. The last one is dense when it is non-empty. We develop the thermodynamic formalism for the generalized countable Markov shifts $X_A$, introducing the notion of conformal measure in $X_A$ and exploring its connections with the usual thermodynamic formalism for $\Sigma_A$. New phenomena appear, as different types of phase transitions and new conformal measures that are not detected in the classical thermodynamic formalism when the matrix $A$ is not row-finite. Given a potential $F$ and inverse of temperature $\beta$, we study the problem of the existence and absence of conformal measures $\mu_{\beta}$ associated with $\beta F$. We present examples where there exists a critical $\beta_c$ such that we have the existence of conformal probabilities satisfying $\mu_{\beta}(\Sigma_A)=0$ for every $\beta > \beta_c$ and, on the weak$^*$ topology, when we take the limit on $\beta$ going to $\beta_c$, the set of conformal probabilities for the inverse of temperature $\beta > \beta_c$ collapses to the standard conformal probability $\mu_{\beta_c}$ such that $\mu_{\beta_c}(\Sigma_A)=1$. We study in detail the generalized renewal shift and modifications of it. We highlight the bijection between the elements of the alphabet, which are infinite emitters, and extremal conformal probability measures for this class of renewal type shifts. We prove the existence and uniqueness of the eigenmeasure (probability) of the Ruelle's transformation at low enough temperature for a particular potential on the generalized renewal shift; these measures are not detected on the standard renewal shift since for low temperatures, the potential $\beta F$ is transient.
Title in Portuguese
Formalismo termodinâmico para shifts de Markov contáveis generalizados
Keywords in Portuguese
Dinâmica simbólica
Estados KMS
Exel-Laca álgebra
Formalismo termodinâmico
Medidas conformes
Shift de Markov com alfabeto enumerável
Sistemas dinâmicos
Transição de fase
Abstract in Portuguese
Shifts de Markov com alfabeto enumerável, os quais denotamos por $\Sigma_A$ para uma matriz 0-1 infinita $A$, são objetos centrais em Dinâmica Simbólica e Teoria Ergódica. R. Exel e M. Laca introduziram suas correspondentes álgebras de operadores como uma generalização das álgebras de Cuntz-Krieger para um alfabeto infinito e contável. Eles introduziram o conjunto $X_A=\Sigma_A \cup Y_A$, que é um tipo de shift de Markov contável generalizado, uma vez que coincide com o espaço $\Sigma_A$ no caso localmente compacto. O espaço $X_A$ contém como subconjuntos densos o shift de Markov usual e um subconjunto de palavras finitas permitidas $Y_A$, este último é denso quando for não vazio. Desenvolvemos o formalismo termodinâmico para os shifts de Markov generalizados, introduzindo a noção de medida conforme em $X_A$ e explorando suas conexões com o formalismo termodinâmico usual em $\Sigma_A$. Novos fenômenos surgem, como diferentes tipos de transição de fase e novas medidas conformes que não são detectadas pelo formalismo termodinâmico clássico quando a matriz não é row-finite. Dado um potencial $F$ e inverso da temperatura $\beta$, estudamos o problema de existência e ausência de medidas conformes $\mu_{\beta}$ associadas a $\beta F$. Apresentamos exemplos onde existe um valor crítico $\beta_c$, em que temos existência de probabilidades conformes satisfazendo $\mu_{\beta}(\Sigma_A)=0$ para todo $\beta > \beta_c$ e, na topologia fraca$^*$, quando tomamos o limite $\beta$ indo para $\beta_c$, o conjunto de probabilidades conformes para inverso de temperatura $\beta > \beta_c$ colapsa para a probabilidade conforme usual $\mu_{\beta_c}$ tal que $\mu_{\beta_c}(\Sigma_A) = 1$. Estudamos em detalhe o shift renewal generalizado e modificações deste. Destacamos a bijeção entre os elementos do alfabeto que são emissores infinitos e medidas de probabilidade conformes para essa classe de shifts do tipo renewal. Provamos a existência de automedidas de probabilidade da transformação de Ruelle para temperaturas baixas o suficiente para um potencial particular no shift de renewal generalizado; estas medidas não são detectadas no renewal shift usual, dado que, para temperaturas baixas, o potencial $\beta F$ é transiente.
 
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Publishing Date
2021-01-20
 
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