Dans cette thèse, nous nous intéressons au problème de tester en grande dimension l'uniformité sur la sphère-unité $S^{p_n-1}$ (la dimension des observations, $p_n$, dépend de leur nombre, $n$, et être en grande dimension signifie que $p_n$ tend vers l'infini en même temps que $n$). Nous nous restreignons dans un premier temps à des contre-hypothèses ``monotones'' de densité croissante le long d'une direction ${\pmb \theta}_n\in S^{p_n-1}$ et dépendant d'un paramètre de concentration $\kappa_n>0$. Nous commençons par identifier le taux $\kappa_n$ auquel ces contre-hypothèses sont contiguës à l'uniformité ;nous montrons ensuite grâce à des résultats de normalité locale asymptotique, que le test d'uniformité le plus classique, le test de Rayleigh, n'est pas optimal quand ${\pmb \theta}_n$ est connu mais qu'il le devient à $p$ fixé et dans le cas FvML en grande dimension quand ${\pmb \theta}_n$ est inconnu.Dans un second temps, nous considérons des contre-hypothèses ``axiales'', attribuant la même probabilité à des points diamétralement opposés. Elles dépendent aussi d'un paramètre de position ${\pmb \theta}_n\in S^{p_n-1}$ et d'un paramètre de concentration $\kappa_n\in\R$. Le taux de contiguïté s'avère ici plus élevé et suggère un problème plus difficile que dans le cas monotone. En effet, le test de Bingham, le test classique dans le cas axial, n'est pas optimal à ${\pmb \theta}_n$ inconnu et $p$ fixé, et ne détecte pas les contre-hypothèses contiguës en grande dimension. C'est pourquoi nous nous tournons vers des tests basés sur les plus grande et plus petite valeurs propres de la matrice de variance-covariance et nous déterminons leurs distributions asymptotiques sous les contre-hypothèses contiguës à $p$ fixé.Enfin, à l'aide d'un théorème central limite pour martingales, nous montrons que sous certaines conditions et après standardisation, les statistiques de Rayleigh et de Bingham sont asymptotiquement normales sous l'hypothèse d'invariance par rotation des observations. Ce résultat permet non seulement d'identifier le taux auquel le test de Bingham détecte des contre-hypothèses axiales mais aussi celui auquel il détecte des contre-hypothèses monotones. / In this thesis we are interested in testing uniformity in high dimensions on the unit sphere $S^{p_n-1}$ (the dimension of the observations, $p_n$, depends on their number, and high-dimensional data are such that $p_n$ diverges to infinity with $n$).We consider first ``monotone'' alternatives whose density increases along an axis ${\pmb \theta}_n\in S^{p_n-1}$ and depends on a concentration parameter $\kappa_n>0$. We start by identifying the rate at which these alternatives are contiguous to uniformity; then we show thanks to local asymptotic normality results that the most classical test of uniformity, the Rayleigh test, is not optimal when ${\pmb \theta}_n$ is specified but becomes optimal when $p$ is fixed and in the high-dimensional FvML case when ${\pmb \theta}_n$ is unspecified.We consider next ``axial'' alternatives, assigning the same probability to antipodal points. They also depend on a location parameter ${\pmb \theta}_n\in S^{p_n-1}$ and a concentration parameter $\kappa_n\in\R$. The contiguity rate proves to be higher in that case and implies that the problem is more difficult than in the monotone case. Indeed, the Bingham test, the classical test when dealing with axial data, is not optimal when $p$ is fixed and ${\pmb \theta}_n$ is not specified, and is blind to the contiguous alternatives in high dimensions. This is why we turn to tests based on the extreme eigenvalues of the covariance matrix and establish their fixed-$p$ asymptotic distributions under contiguous alternatives.Finally, thanks to a martingale central limit theorem, we show that, under some assumptions and after standardisation, the Rayleigh and Bingham test statistics are asymptotically normal under general rotationally symmetric distributions. It enables us to identify the rate at which the Bingham test detects axial alternatives and also monotone alternatives. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished
| Identifer | oai:union.ndltd.org:ulb.ac.be/oai:dipot.ulb.ac.be:2013/306900 |
| Date | 04 June 2020 |
| Creators | Cutting, Christine |
| Contributors | Paindaveine, Davy, Verdebout, Thomas, Swan, Yvik, Dehon, Catherine, Jansen, Maarten, García-Portugués, Eduardo, Jupp, Peter |
| Publisher | Universite Libre de Bruxelles, Université libre de Bruxelles, Faculté des Sciences – Mathématiques, Bruxelles |
| Source Sets | Université libre de Bruxelles |
| Language | French |
| Detected Language | French |
| Type | info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, info:ulb-repo/semantics/doctoralThesis, info:ulb-repo/semantics/openurl/vlink-dissertation |
| Format | 3 full-text file(s): application/pdf | application/pdf | application/pdf |
| Rights | 3 full-text file(s): info:eu-repo/semantics/openAccess | info:eu-repo/semantics/closedAccess | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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