A topology for labelled metric spaces, application to s-compact random genealogical trees

Une topologie pour les arbres labellés, application aux arbres aléatoires s-compacts

Gustave Emprin (1)

1 CERMICS - Centre d'Enseignement et de Recherche en Mathématiques et Calcul Scientifique

In this thesis, we develop a new space for the study of measured labelled metric spaces, ultimately designed to represent genealogical trees with a root at generation minus infinity. The time in the genealogical tree is represented by a 1-Lipschitz label function. We define the notion of S-compact measured labelled metric space, that is a metric space E equipped with a measure nu and a 1-Lipschitz label function from E to R, with the additional condition that each slice (the set of points with labels in a compact of R) must be compact and have finite measure. On the space XS of measured labelled metric spaces (up to isometry), we define a distance dLGHP by comparing the slices and study the resulting metric space, which we find to be Polish.We proceed with the study of the set T of all elements of XS that are real tree in which the label function decreases at rate 1 when we go toward the root" (which can be infinitely far). Each possible value of the label function corresponds to a generation in the genealogical tree. We prove that (T, dLGHP) is Polish as well. We define a number of measurable operation on T, including a way to randomly graft a forest on a tree. We use this operation to build a particular random tree generalizing Aldous' Brownian motion conditioned on its local time

Dans cette thèse, nous développons un nouvel espace pour l'étude des espaces métriques labellés et mesurés, dans l'optique de décrire des arbres généalogiques dont la racine est infiniment ancienne. Dans ces arbres, le temps est représenté par une fonction label qui est 1-Lipschitz. On appelle espace métrique labellé S-compact et mesuré tout espace métrique E équipé d'une mesure nu et d'une fonction-label 1-Lipschitz de E dans R, avec la condition supplémentaire que chaque tranche (l'ensemble des points de E dont le label appartient à un compact de R) doit être compact et avoir mesure finie. On note XS l'ensemble des espaces métriques labellés mesurés S-compacts, considérés à isométries près. Sur XS, on définit une distance dLGHP de type Gromov qui compare les tranches. Il s'ensuit une étude de l'espace (XS, dLGHP), dont on montre qu'il est polonais. De cette étude, on déduit les propriétés de l'ensemble T des éléments de XS qui sont des arbres continus dont les labels décroissent à vitesse 1 quand on se déplace vers la ``racine'' (qui peut être infiniment loin). Chaque valeur possible de la fonction label représente une génération de l'arbre généalogique. On montre que (T, dLGHP) est aussi polonais. On définit ensuite quelques opérations mesurables sur T, dont le recollement aléatoire d'une forêt sur un arbre.On utilise enfin cette dernière opération pour construire un arbre aléatoire qui est un bon candidat pour généraliser l'arbre brownien conditionné par son temps local (construction due à Aldous)

Mots clés: Genealogical tree; Genetics; Random tree; Gromov distance

Mots clés: Distance de Gromov; Génétique; Arbre aléatoire; Arbre généalogique

Domaines: Probabilités [math.PR]

Gustave Emprin. A topology for labelled metric spaces, application to s-compact random genealogical trees. Probability [math.PR]. Université Paris-Est, 2019. English. ⟨NNT : 2019PESC1032⟩. ⟨tel-02914733⟩