Different properties of random walks under geometric and dynamic constraints

Nous déterminons d’abord l’impact d’un plan infini réfléchissant sur l’espace occupé par une marche brownienne bidimensionnelle à un temps fixé, que nous caractérisons par le périmètre moyen de son enveloppe convexe (plus petit polygone convexe contenant toute la trajectoire). Nous déterminons également la longueur moyenne de la portion du plan visitée par le marcheur, et la probabilité de survie d’un marcheur brownien dans un secteur angulaire absorbant.Nous étudions ensuite le temps mis par un marcheur sur réseau pour visiter tous les sites d’un volume, ou une partie d’entre eux. Nous calculons la moyenne de ce temps, dit de couverture, à une dimension pour une marche aléatoire persistante. Nous déterminons également la distribution du temps de couverture et d’autres observables assimilées pour la classe des processus non compacts, qui décrivent un large spectre de recherches aléatoires.Dans un troisième temps, nous calculons et analysons la probabilité de sortie conditionnelle d’un marcheur brownien évoluant dans un intervalle se dilatant ou se contractant à vitesse constante.Enfin, nous étudions plusieurs aspects du modèle du marcheur aléatoire “affamé”, qui meurt si les visites de nouveaux sites, grâce auxquelles il engrange des ressources, ne sont pas suffisamment regulières. Nous en proposons un traitement de type champ moyen à deux dimensions, puis nous déterminons l’impact de la régénération des ressources sur les propriétés de survie du marcheur. Nous considérons finalement un modèle d’exploitation de parcelles de nourriture prenant explicitement en compte le mouvement du marcheur, qui se ramène de manière naturelle au modèle du marcheur aléatoire affamé.We first determine the impact of an infinite reflecting wall on the space occupied by a planar Brownian motion at a fixed observation time. We characterize it by the mean perimeter of its convex hull, defined as the minimal convex polygon enclosing the whole trajectory. We also determine the mean length of the visited portion of the wall, and the survival probability of a Brownian walker in an absorbing wedge.We then study the time needed for a lattice random walker to visit every site of a confined volume, or a fraction of them. We calculate the mean value of this so-called cover time in one dimension for a persistant random walk. We also determine the distribution of the cover time and related observables for the class of non compact processes, which describes a wide range of random searches.After that, we calculate and analyze the splitting probability of a one-dimensional Brownian walker evolving in an expanding or contracting interval.Last, we study several aspects of the model of starving random walk, where the walker starves if its visits to new sites, from which it collects resources, are not regular enough. We develop a mean-field treatment of this model in two dimensions, then determine the impact of regeneration of resources on the survival properties of the walker. We finally consider a model of exploitation of food patches taking explicitly into account the displacement of the walker in the patches, which can be mapped onto the starving random walk model