<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.4 20241031//EN" "JATS-journalpublishing1-4.dtd">
<article xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" article-type="research-article" dtd-version="1.4" xml:lang="en">
  <front>
    <journal-meta>
      <journal-id journal-id-type="publisher-id">ojdm</journal-id>
      <journal-title-group>
        <journal-title>Open Journal of Discrete Mathematics</journal-title>
      </journal-title-group>
      <issn pub-type="epub">2161-7643</issn>
      <issn pub-type="ppub">2161-7635</issn>
      <publisher>
        <publisher-name>Scientific Research Publishing</publisher-name>
      </publisher>
    </journal-meta>
    <article-meta>
      <article-id pub-id-type="doi">10.4236/ojdm.2026.163003</article-id>
      <article-id pub-id-type="publisher-id">ojdm-152697</article-id>
      <article-categories>
        <subj-group>
          <subject>Article</subject>
        </subj-group>
        <subj-group>
          <subject>Physics</subject>
          <subject>Mathematics</subject>
        </subj-group>
      </article-categories>
      <title-group>
        <article-title>Sensitivity of Mixing Times of the Eulerian Functional Digraphs of the Full Transformation Semigroup Tn</article-title>
      </title-group>
      <contrib-group>
        <contrib contrib-type="author">
          <name name-style="western">
            <surname>Agbedo</surname>
            <given-names>Imelda Elohor</given-names>
          </name>
          <xref ref-type="aff" rid="aff1">1</xref>
        </contrib>
        <contrib contrib-type="author">
          <name name-style="western">
            <surname>Salami</surname>
            <given-names>Ophokpokpo Matthew</given-names>
          </name>
          <xref ref-type="aff" rid="aff1">1</xref>
        </contrib>
        <contrib contrib-type="author">
          <name name-style="western">
            <surname>Osanakpa</surname>
            <given-names>Ojiyovwi Rhoda</given-names>
          </name>
          <xref ref-type="aff" rid="aff1">1</xref>
        </contrib>
        <contrib contrib-type="author">
          <name name-style="western">
            <surname>Kayoh</surname>
            <given-names>Oluranran Clinton</given-names>
          </name>
          <xref ref-type="aff" rid="aff1">1</xref>
        </contrib>
        <contrib contrib-type="author">
          <name name-style="western">
            <surname>Ugbene</surname>
            <given-names>Ifeanyi Jeff</given-names>
          </name>
          <xref ref-type="aff" rid="aff1">1</xref>
        </contrib>
      </contrib-group>
      <aff id="aff1"><label>1</label> Department of Mathematics, Federal University of Petroleum Resources, Effurun, Nigeria </aff>
      <author-notes>
        <fn fn-type="conflict" id="fn-conflict">
          <p>The authors declare no conflicts of interest regarding the publication of this paper.</p>
        </fn>
      </author-notes>
      <pub-date pub-type="epub">
        <day>22</day>
        <month>07</month>
        <year>2026</year>
      </pub-date>
      <pub-date pub-type="collection">
        <month>07</month>
        <year>2026</year>
      </pub-date>
      <volume>16</volume>
      <issue>03</issue>
      <fpage>19</fpage>
      <lpage>36</lpage>
      <history>
        <date date-type="received">
          <day>22</day>
          <month>03</month>
          <year>2026</year>
        </date>
        <date date-type="accepted">
          <day>19</day>
          <month>07</month>
          <year>2026</year>
        </date>
        <date date-type="published">
          <day>22</day>
          <month>07</month>
          <year>2026</year>
        </date>
      </history>
      <permissions>
        <copyright-statement>© 2026 by the authors and Scientific Research Publishing Inc.</copyright-statement>
        <copyright-year>2026</copyright-year>
        <license license-type="open-access">
          <license-p> This article is an open access article distributed under the terms and conditions of the Creative Commons Attribution (CC BY) license ( <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/</ext-link> ). </license-p>
        </license>
      </permissions>
      <self-uri content-type="doi" xlink:href="https://doi.org/10.4236/ojdm.2026.163003">https://doi.org/10.4236/ojdm.2026.163003</self-uri>
      <abstract>
        <p>Let <inline-formula><mml:math></mml:math></inline-formula></p>
        <p>X</p>
        <p>n</p>
        <p>={</p>
        <p>1,2,⋯,n }</p>
        <p>and let <inline-formula><mml:math></mml:math></inline-formula></p>
        <p>T</p>
        <p>n</p>
        <p>denote the full transformation semigroup of all <inline-formula><mml:math></mml:math></inline-formula></p>
        <p>n</p>
        <p>n</p>
        <p>maps <inline-formula><mml:math></mml:math></inline-formula></p>
        <p>α:</p>
        <p>X</p>
        <p>n</p>
        <p>→</p>
        <p>X</p>
        <p>n</p>
        <p>. Each <inline-formula><mml:math></mml:math></inline-formula></p>
        <p>α∈</p>
        <p>T</p>
        <p>n</p>
        <p>induces a <italic>functional</italic><italic>digraph</italic><inline-formula><mml:math></mml:math></inline-formula></p>
        <p>Γ</p>
        <p>α</p>
        <p>whose vertex set is <inline-formula><mml:math></mml:math></inline-formula></p>
        <p>X</p>
        <p>n</p>
        <p>and whose arc set is <inline-formula><mml:math></mml:math></inline-formula></p>
        <p>{</p>
        <p>(</p>
        <p>x,α(</p>
        <p>x</p>
        <p>)</p>
        <p>):x∈</p>
        <p>X</p>
        <p>n</p>
        <p>}</p>
        <p>. Because every vertex has out-degree exactly one, <inline-formula><mml:math></mml:math></inline-formula></p>
        <p>Γ</p>
        <p>α</p>
        <p>belongs to the class of <italic>functional</italic> (<italic>mapping</italic>) <italic>digraphs</italic>. The Eulerian members of this class are precisely the functional digraphs induced by permutations <inline-formula><mml:math></mml:math></inline-formula></p>
        <p>α∈</p>
        <p>S</p>
        <p>n</p>
        <p>⊂</p>
        <p>T</p>
        <p>n</p>
        <p>: there are <inline-formula><mml:math></mml:math></inline-formula></p>
        <p>n!</p>
        <p>Eulerian functional digraphs on <inline-formula><mml:math></mml:math></inline-formula></p>
        <p>X</p>
        <p>n</p>
        <p>, and their isomorphism classes are in bijection with the integer partitions of <inline-formula><mml:math></mml:math></inline-formula></p>
        <p>n</p>
        <p>. A functional digraph is <italic>connected</italic> (strongly connected) if and only if <inline-formula><mml:math></mml:math></inline-formula></p>
        <p>α</p>
        <p>is a single <inline-formula><mml:math></mml:math></inline-formula></p>
        <p>n</p>
        <p>-cycle; there are <inline-formula><mml:math></mml:math></inline-formula></p>
        <p>(</p>
        <p>n−1</p>
        <p>)!</p>
        <p>such digraphs, forming a single isomorphism class. This paper studies lazy simple random walks on connected Eulerian functional digraphs of <inline-formula><mml:math></mml:math></inline-formula></p>
        <p>T</p>
        <p>n</p>
        <p>from the perspective of quantitative mixing theory. Our main results are as follows: 1) <inline-formula><mml:math></mml:math></inline-formula></p>
        <p>Γ</p>
        <p>α</p>
        <p>is Eulerian if and only if <inline-formula><mml:math></mml:math></inline-formula></p>
        <p>α∈</p>
        <p>S</p>
        <p>n</p>
        <p>. The number of Eulerian functional digraphs on <inline-formula><mml:math></mml:math></inline-formula></p>
        <p>X</p>
        <p>n</p>
        <p>is <inline-formula><mml:math></mml:math></inline-formula></p>
        <p>n!</p>
        <p>, with <inline-formula><mml:math></mml:math></inline-formula></p>
        <p>p(</p>
        <p>n</p>
        <p>)</p>
        <p>isomorphism classes (one per integer partition of <inline-formula><mml:math></mml:math></inline-formula></p>
        <p>n</p>
        <p>), of which exactly one class (the directed <inline-formula><mml:math></mml:math></inline-formula></p>
        <p>n</p>
        <p>-cycle) is connected. 2) For the connected case (<inline-formula><mml:math></mml:math></inline-formula></p>
        <p>α</p>
        <p>an <inline-formula><mml:math></mml:math></inline-formula></p>
        <p>n</p>
        <p>-cycle), the uniform mixing time satisfies <inline-formula><mml:math></mml:math></inline-formula></p>
        <p>c</p>
        <p>n</p>
        <p>2</p>
        <p>≤</p>
        <p>t</p>
        <p>unif</p>
        <p>≤C</p>
        <p>n</p>
        <p>2</p>
        <p>for absolute constants <inline-formula><mml:math></mml:math></inline-formula></p>
        <p>c,C&gt;0</p>
        <p>. 3) For the Eulerian directed graph <inline-formula><mml:math></mml:math></inline-formula></p>
        <p>F</p>
        <p>n</p>
        <p>on <inline-formula><mml:math></mml:math></inline-formula></p>
        <p>n+1</p>
        <p>vertices formed by gluing two directed <inline-formula><mml:math></mml:math></inline-formula></p>
        <p>n/2</p>
        <p>-cycles at a common vertex (a natural object associated with permutations of cycle type <inline-formula><mml:math></mml:math></inline-formula></p>
        <p>(</p>
        <p>n/2</p>
        <p>,n/2</p>
        <p>)</p>
        <p>in <inline-formula><mml:math></mml:math></inline-formula></p>
        <p>S</p>
        <p>n</p>
        <p>, though not itself a functional digraph), modifying the laziness parameter on a fraction of vertices from 1/2 to <inline-formula><mml:math></mml:math></inline-formula></p>
        <p>p</p>
        <p>*</p>
        <p>=2/</p>
        <p>(</p>
        <p>5</p>
        <p>+1</p>
        <p>)</p>
        <p>reduces <inline-formula><mml:math></mml:math></inline-formula></p>
        <p>t</p>
        <p>mix</p>
        <p>from <inline-formula><mml:math></mml:math></inline-formula></p>
        <p>Θ(</p>
        <p>n</p>
        <p>2</p>
        <p>)</p>
        <p>to <inline-formula><mml:math></mml:math></inline-formula></p>
        <p>Θ(</p>
        <p>n</p>
        <p>3/2</p>
        <p>)</p>
        <p>. 4) For the <inline-formula><mml:math></mml:math></inline-formula></p>
        <p>k</p>
        <p>-exploration time <inline-formula><mml:math></mml:math></inline-formula></p>
        <p>T</p>
        <p>k</p>
        <p>(first time <inline-formula><mml:math></mml:math></inline-formula></p>
        <p>k</p>
        <p>distinct vertices are visited) on a connected Eulerian functional digraph, <inline-formula><mml:math></mml:math></inline-formula></p>
        <p>E</p>
        <p>v</p>
        <p>[</p>
        <p>T</p>
        <p>k</p>
        <p>]=O(</p>
        <p>k</p>
        <p>2</p>
        <p>)</p>
        <p>. The proofs combine the spectral-profile technique, local central limit theorems, Diophantine approximation via the three-distance theorem, and the cycle structure of <inline-formula><mml:math></mml:math></inline-formula></p>
        <p>S</p>
        <p>n</p>
        <p>.</p>
      </abstract>
      <kwd-group kwd-group-type="author-generated" xml:lang="en">
        <kwd>Full Transformation Semigroup</kwd>
        <kwd>Functional Digraph</kwd>
        <kwd>Eulerian Digraph</kwd>
        <kwd>Lazy Random Walk</kwd>
        <kwd>Mixing Time</kwd>
        <kwd>Sensitivity</kwd>
        <kwd>Spectral Profile</kwd>
        <kwd>Exploration Time</kwd>
        <kwd>Three-Distance Theorem</kwd>
      </kwd-group>
    </article-meta>
  </front>
  <body>
    <sec id="sec1">
      <title>1. Introduction</title>
      <p>The <italic>full</italic><italic>transformation</italic><italic>semigroup</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> consists of all <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> n </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> functions <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> α </mml:mi><mml:mo> : </mml:mo><mml:msub><mml:mi> X </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub><mml:mo> → </mml:mo><mml:msub><mml:mi> X </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> on the set <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> X </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mo> ⋯ </mml:mo><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> n </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , composed by <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> α </mml:mi><mml:mi> β </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> β </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> α </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . It is one of the most studied objects in finite semigroup theory, and its combinatorial properties have been investigated through its associated <italic>functional</italic><italic>digraph</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Γ </mml:mi><mml:mi> α </mml:mi></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> X </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> A </mml:mi><mml:mi> α </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , where <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> A </mml:mi><mml:mi> α </mml:mi></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> α </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> : </mml:mo><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msub><mml:mi> X </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> [<xref ref-type="bibr" rid="B1">1</xref>]-[<xref ref-type="bibr" rid="B7">7</xref>]. Since <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> d </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo></mml:msup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> for all <inline-formula><mml:math><mml:mi> x </mml:mi></mml:math></inline-formula> , the digraph <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Γ </mml:mi><mml:mi> α </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is precisely a <italic>functional</italic> (mapping) digraph in the sense of Harris [<xref ref-type="bibr" rid="B8">8</xref>] and Harary [<xref ref-type="bibr" rid="B9">9</xref>]. By the structure theorem for functional digraphs, each weakly connected component of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Γ </mml:mi><mml:mi> α </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> contains a unique directed cycle, with directed trees (rho-shaped components) attached to the cycle vertices.</p>
      <p>The algebraic and combinatorial study of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> through <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Γ </mml:mi><mml:mi> α </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> has a rich history. Howie [<xref ref-type="bibr" rid="B10">10</xref>][<xref ref-type="bibr" rid="B11">11</xref>], characterized the subsemigroup generated by the idempotents of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . The connectivity of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Γ </mml:mi><mml:mi> α </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in terms of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mtext> rank </mml:mtext><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> α </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> was systematically developed in [<xref ref-type="bibr" rid="B12">12</xref>], which counted strongly connected, strictly unilaterally connected, strictly weakly connected, Hamiltonian, Eulerian and self-converse digraphs. Further structural results appear in East, Gadouleau and Mitchell [<xref ref-type="bibr" rid="B13">13</xref>], Yang and Yang [<xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>][<xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>], and Wright [<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>].</p>
      <p>Random walks on directed graphs have recently attracted substantial attention following the realisation that the classical theory for undirected graphs which exploits spectral methods and electrical-network analogies does not directly apply in the directed setting [<xref ref-type="bibr" rid="B17">17</xref>]-[<xref ref-type="bibr" rid="B22">22</xref>]. Boczkowski, Peres and Sousi [<xref ref-type="bibr" rid="B23">23</xref>] proved that for Eulerian digraphs on <inline-formula><mml:math><mml:mi> n </mml:mi></mml:math></inline-formula> vertices and <inline-formula><mml:math><mml:mi> m </mml:mi></mml:math></inline-formula> edges (a natural directed analogue of the undirected case), the uniform mixing time [<xref ref-type="bibr" rid="B24">24</xref>] of the lazy random walk satisfies <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> t </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> u </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi><mml:mi> f </mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> O </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> m </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , and established exploration-time bounds <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> O </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> k </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> O </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> k </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (regular case) extending those of Barnes-Feige [<xref ref-type="bibr" rid="B25">25</xref>] to the directed setting. Crucially, they showed that in sharp contrast to the undirected case the mixing time can be sensitive to the laziness parameter: changing the laziness at some vertices by a constant factor can change <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> t </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> m </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi><mml:mi> x </mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> by a polynomial factor changing the [<xref ref-type="bibr" rid="B26">26</xref>]. Mixing times have also been used in other contexts, for instance as a tool to obtain lower bounds on the Estrada index, a spectral measure of network robustness [<xref ref-type="bibr" rid="B27">27</xref>]. On the algebraic side, the skew eigenvalues of oriented bipartite graphs have been studied via their characteristic polynomials [<xref ref-type="bibr" rid="B28">28</xref>]. However, neither of these lines of work touches the combinatorial structure of functional digraphs arising from transformation semigroups, nor do they address the mixing or exploration behaviour of random walks on such digraphs.</p>
      <p>The present paper investigates precisely which elements of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> produce connected Eulerian digraphs, and analyses the mixing and exploration times of lazy random walks on these digraphs within the algebraically structured family <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Γ </mml:mi><mml:mi> α </mml:mi></mml:msub><mml:mo> : </mml:mo><mml:mi> α </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msub><mml:mi> S </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . This links two fields, finite transformation semigroups and quantitative mixing theory, that have not previously been connected in the literature.</p>
      <sec id="sec1dot1">
        <title>1.1. Statement of Main Results</title>
        <p>Throughout the paper, <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> ≥ </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is an integer, <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the full transformation semigroup on <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> X </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mo> ⋯ </mml:mo><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> n </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> S </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub><mml:mo> ⊂ </mml:mo><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the symmetric group (group of units of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ), and <inline-formula><mml:math><mml:mi> X </mml:mi></mml:math></inline-formula> denotes the lazy simple random walk on <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Γ </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> α </mml:mi><mml:mtext></mml:mtext></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (defined precisely in Section 2.4).</p>
        <p><bold>Theorem</bold><bold>1.1</bold> (Characterisation of Eulerian functional digraphs)<bold>.</bold><italic>Let</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> α </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula><italic>.</italic><italic>The</italic><italic>functional</italic><italic>digraph</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Γ </mml:mi><mml:mi> α </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula><italic>is</italic><italic>Eulerian</italic> (<italic>i.e.</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> d </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo></mml:msup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> v </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:msup><mml:mi> d </mml:mi><mml:mo> − </mml:mo></mml:msup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> v </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula><italic>for</italic><italic>every</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> v </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msub><mml:mi> X </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ) <italic>if</italic><italic>and</italic><italic>only</italic><italic>if</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> α </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msub><mml:mi> S </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula><italic>.</italic><italic>Consequently</italic>:</p>
        <p>(1) <italic>The</italic><italic>number</italic><italic>of</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> α </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula><italic>for</italic><italic>which</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Γ </mml:mi><mml:mi> α </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula><italic>is</italic><italic>Eulerian</italic><italic>is</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> ! </mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula><italic>.</italic></p>
        <p>(2) <italic>The</italic><italic>number</italic><italic>of</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> α </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula><italic>for</italic><italic>which</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Γ </mml:mi><mml:mi> α </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula><italic>is</italic><italic>connected</italic><italic>and</italic><italic>Eulerian</italic><italic>is</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> − </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> ! </mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
        <p><italic>Every</italic><italic>Eulerian</italic><italic>functional</italic><italic>digraph</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Γ </mml:mi><mml:mi> α </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula><italic>is</italic><italic>self-converse</italic> (<italic>isomorphic</italic><italic>to</italic><italic>its</italic><italic>arc-reversal</italic>)<italic>.</italic><italic>The</italic><italic>number</italic><italic>of</italic><italic>isomorphism</italic><italic>classes</italic><italic>of</italic><italic>connected</italic><italic>Eulerian</italic><italic>functional</italic><italic>digraphs</italic><italic>on</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> X </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula><italic>equals</italic><italic>the</italic><italic>number</italic><italic>of</italic><italic>integer</italic><italic>partitions</italic><italic>of</italic><inline-formula><mml:math><mml:mi> n </mml:mi></mml:math></inline-formula><italic>.</italic></p>
        <p><bold>Theorem</bold><bold>1.2</bold> (Mixing-time bounds)<bold>.</bold> There exist absolute constants <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> c </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> C </mml:mi><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> such that for all <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> ≥ </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and any <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> α </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msub><mml:mi> S </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> which is a single <inline-formula><mml:math><mml:mi> n </mml:mi></mml:math></inline-formula> -cycle (so that <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Γ </mml:mi><mml:mi> α </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is a directed <inline-formula><mml:math><mml:mi> n </mml:mi></mml:math></inline-formula> -cycle), </p>
        <disp-formula id="FD1">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>c</mml:mi>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:msup>
                <mml:mi>n</mml:mi>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:msup>
              <mml:mo>≤</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>t</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>u</mml:mi>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                  <mml:mi>i</mml:mi>
                  <mml:mi>f</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:msub>
              <mml:mo>≤</mml:mo>
              <mml:mi>C</mml:mi>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:msup>
                <mml:mi>n</mml:mi>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:msup>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p><bold>Theorem</bold><bold>1.3</bold> (Exploration times)<bold>.</bold> Let <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> α </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msub><mml:mi> S </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and suppose <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Γ </mml:mi><mml:mi> α </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is connected. There exist absolute constants <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> c </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> c </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> such that for all <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> ≤ </mml:mo><mml:mi> n </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and all starting vertices <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> v </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msub><mml:mi> X </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> :</p>
        <p>(1) (Equidistributed cycle type.) If every cycle of <inline-formula><mml:math><mml:mi> α </mml:mi></mml:math></inline-formula> has the same length, then <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="double-struck"> E </mml:mi><mml:mi> v </mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> ≤ </mml:mo><mml:msub><mml:mi> c </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mtext>   </mml:mtext><mml:msup><mml:mi> k </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
        <p>(2) (General.) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="double-struck"> E </mml:mi><mml:mi> v </mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> ≤ </mml:mo><mml:msub><mml:mi> c </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mtext>   </mml:mtext><mml:msup><mml:mi> k </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
        <p><italic>Here</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> inf </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> ≥ </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> : </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> | </mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> X </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> X </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:mo> ⋯ </mml:mo><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> X </mml:mi><mml:mi> t </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> | </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> k </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula><italic>is</italic><italic>the</italic><italic>first</italic><italic>time</italic><italic>the</italic><italic>walk</italic><italic>has</italic><italic>visited</italic><inline-formula><mml:math><mml:mi> k </mml:mi></mml:math></inline-formula><italic>distinct</italic><italic>vertices.</italic></p>
        <p><bold>Remark</bold><bold>1.4.</bold> The bounds in Theorems 1.2 and 1.3 are consequences of the general <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> O </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> m </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> mixing-time theorem and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi> O </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> k </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> / </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> O </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> k </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> exploration-time theorems of [<xref ref-type="bibr" rid="B23">23</xref>] applied with <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> m </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> n </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (one directed arc per vertex in a functional digraph). The novelty of the present work lies in 1) identifying exactly which elements of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> give rise to connected Eulerian functional digraphs and computing their count, 2) establishing tight bounds for the single-cycle case, 3) demonstrating sensitivity for a natural two-cycle family arising from <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , and 4) the explicit connection between the algebraic cycle structure of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> S </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and the mixing behaviour of the associated random walk.</p>
        <p><bold>Theorem</bold><bold>1.5</bold> (Sensitivity of mixing)<bold>.</bold> Let <inline-formula><mml:math><mml:mi> n </mml:mi></mml:math></inline-formula> be even and let <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> α </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msub><mml:mi> S </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> be a permutation of cycle type <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> / </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> , </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> / </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , so that <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Γ </mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> α </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> consists of two directed cycles <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> C </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> C </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> of length <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> / </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> sharing a common base vertex 0. Define a modified laziness assignment: vertices in the segment <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> / </mml:mo><mml:mn> 4 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> , </mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mn> 3 </mml:mn><mml:mi> n </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> / </mml:mo><mml:mn> 4 </mml:mn></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (indices modulo <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> / </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ) of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> C </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> have laziness <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> α </mml:mi><mml:mo> * </mml:mo></mml:msup><mml:mo> = </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mo> / </mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mn> 5 </mml:mn></mml:msqrt><mml:mo> + </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; all other vertices have laziness 1/2. Then there exist positive constants <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> c </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> c </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (independent of <inline-formula><mml:math><mml:mi> n </mml:mi></mml:math></inline-formula> ) such that for all <inline-formula><mml:math><mml:mi> n </mml:mi></mml:math></inline-formula> :</p>
        <disp-formula id="FD2">
          <mml:math display="inline">
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>c</mml:mi>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:msup>
                <mml:mi>n</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>3</mml:mn>
                    <mml:mo>/</mml:mo>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
              </mml:msup>
              <mml:mo>≤</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>t</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>m</mml:mi>
                  <mml:mi>i</mml:mi>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:msub>
              <mml:mo>≤</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>t</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>u</mml:mi>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                  <mml:mi>i</mml:mi>
                  <mml:mi>f</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:msub>
              <mml:mo>≤</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>c</mml:mi>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:msup>
                <mml:mi>n</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>3</mml:mn>
                    <mml:mo>/</mml:mo>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
              </mml:msup>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>By contrast, with laziness 1/2 uniformly at all vertices, <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> t </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> m </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi><mml:mi> x </mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> ≍ </mml:mo><mml:msup><mml:mi> n </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
      </sec>
      <sec id="sec1dot2">
        <title>1.2. Organisation of the Paper</title>
        <p>Section 2 collects background on <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , functional digraphs, and Markov chain mixing. Section 3 proves Theorem 1.1. Section 4 establishes Theorem 1.2, including the lower bound and a cover-time corollary. Section 5 proves Theorem 1.3. Section 6 proves Theorem 1.5, the sensitivity result.</p>
      </sec>
    </sec>
    <sec id="sec2">
      <title>2. Preliminaries</title>
      <sec id="sec2dot1">
        <title>2.1. The Full Transformation Semigroup</title>
        <p>Let <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> X </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mo> ⋯ </mml:mo><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> n </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . The <italic>full</italic><italic>transformation</italic><italic>semigroup</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the set of all functions <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> α </mml:mi><mml:mo> : </mml:mo><mml:msub><mml:mi> X </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub><mml:mo> → </mml:mo><mml:msub><mml:mi> X </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , equipped with the composition <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> α </mml:mi><mml:mi> β </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> β </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> α </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . It satisfies <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> | </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> | </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:msup><mml:mi> n </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . The <italic>image</italic> and <italic>rank</italic> of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> α </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are</p>
        <disp-formula id="FD3">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mtext>im</mml:mtext>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>α</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>{</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>α</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mi>x</mml:mi>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>:</mml:mo>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                  <mml:mo>∈</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>X</mml:mi>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>}</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>rank</mml:mtext>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>α</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>|</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtext>im</mml:mtext>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mi>α</mml:mi>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>|</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>The <italic>symmetric</italic><italic>group</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> S </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub><mml:mo> ⊂ </mml:mo><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> consists of all bijections <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> α </mml:mi><mml:mo> : </mml:mo><mml:msub><mml:mi> X </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub><mml:mo> → </mml:mo><mml:msub><mml:mi> X </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; it has <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> ! </mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> elements and is the (unique) group of units of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
      </sec>
      <sec id="sec2dot2">
        <title>2.2. Functional Digraphs</title>
        <p><bold>Definition</bold><bold>2.1.</bold> The <italic>functional</italic><italic>digraph</italic> of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> α </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Γ </mml:mi><mml:mi> α </mml:mi></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> X </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> A </mml:mi><mml:mi> α </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> with <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> A </mml:mi><mml:mi> α </mml:mi></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> α </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> : </mml:mo><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msub><mml:mi> X </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
        <p>Every vertex of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Γ </mml:mi><mml:mi> α </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> satisfies <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> d </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo></mml:msup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> v </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . The in-degree of a vertex <inline-formula><mml:math><mml:mi> y </mml:mi></mml:math></inline-formula> equals <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> | </mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> α </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> − </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> y </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> | </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . The following structural fact is standard; see, for instance, ([<xref ref-type="bibr" rid="B1">1</xref>], Chapter 1).</p>
        <p><bold>Proposition</bold><bold>2.1</bold> (Structure theorem for functional digraphs)<bold>.</bold><italic>Each</italic><italic>weakly</italic><italic>connected</italic><italic>component</italic><italic>of</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Γ </mml:mi><mml:mi> α </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula><italic>contains</italic><italic>exactly</italic><italic>one</italic><italic>directed</italic><italic>cycle</italic>, <italic>together</italic><italic>with</italic><italic>directed</italic><italic>trees</italic><italic>rooted</italic><italic>at</italic><italic>the</italic><italic>cycle</italic><italic>vertices</italic> (<italic>with</italic><italic>edges</italic><italic>directed</italic><italic>toward</italic><italic>the</italic><italic>root</italic>)<italic>.</italic></p>
        <p><bold>Example</bold><bold>2.2.</bold><italic>For</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 4 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula><italic>and</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> α </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mtable><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn> 4 </mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (<italic>so</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> α </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> α </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> α </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mn> 3 </mml:mn><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> α </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mn> 4 </mml:mn><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ), <italic>the</italic><italic>digraph</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Γ </mml:mi><mml:mi> α </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula><italic>has</italic><italic>the</italic><italic>directed</italic> 3-<italic>cycle</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> → </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mo> → </mml:mo><mml:mn> 3 </mml:mn><mml:mo> → </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula><italic>with</italic><italic>vertex</italic> 4 <italic>feeding</italic><italic>into</italic><italic>vertex</italic> 2 <italic>via</italic><italic>the</italic><italic>arc</italic> (4, 2)<italic>.</italic><italic>Here</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mtext> rank </mml:mtext><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> α </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula><italic>.</italic></p>
      </sec>
      <sec id="sec2dot3">
        <title>2.3. Connectivity and Rank</title>
        <p>The following characterisation is proved in the work [<xref ref-type="bibr" rid="B12">12</xref>]; we recall it here for the reader’s convenience.</p>
        <p><bold>Proposition</bold><bold>2.2</bold> ([<xref ref-type="bibr" rid="B12">12</xref>])<bold>.</bold> Let <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> α </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Then:</p>
        <p>(1) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Γ </mml:mi><mml:mi> α </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is <italic>strongly</italic><italic>connected</italic> if and only if <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mtext> rank </mml:mtext><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> α </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> n </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , equivalently <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> α </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msub><mml:mi> S </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
        <p>(2) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Γ </mml:mi><mml:mi> α </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is <italic>strictly</italic><italic>unilaterally</italic><italic>connected</italic> if and only if <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mtext> rank </mml:mtext><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> α </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> − </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
        <p>(3) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Γ </mml:mi><mml:mi> α </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is <italic>strictly</italic><italic>weakly</italic><italic>connected</italic> if and only if <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mtext> rank </mml:mtext><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> α </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mo> ⋯ </mml:mo><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> − </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Γ </mml:mi><mml:mi> α </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> has exactly one directed cycle.</p>
        <p>(4) <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Γ </mml:mi><mml:mi> α </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is <italic>disconnected</italic> if and only if <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Γ </mml:mi><mml:mi> α </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> has at least two directed cycles.</p>
        <p>Moreover, the number of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> α </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> for which <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Γ </mml:mi><mml:mi> α </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is strongly connected is <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> − </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> ! </mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
      </sec>
      <sec id="sec2dot4">
        <title>2.4. Lazy Random Walk and Mixing Times</title>
        <p><bold>Definition</bold><bold>2.3.</bold> Let <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> G </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> V </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> E </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> be a strongly connected directed graph with <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> d </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo></mml:msup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> v </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> ≥ </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> for all <inline-formula><mml:math><mml:mi> v </mml:mi></mml:math></inline-formula> . The <italic>lazy</italic><italic>simple</italic><italic>random</italic><italic>walk</italic> on <inline-formula><mml:math><mml:mi> G </mml:mi></mml:math></inline-formula> is the Markov chain <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> X </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> X </mml:mi><mml:mi> t </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> ≥ </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> on <inline-formula><mml:math><mml:mi> V </mml:mi></mml:math></inline-formula> with transition probabilities</p>
        <disp-formula id="FD4">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>P</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>v</mml:mi>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>v</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>P</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>v</mml:mi>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>w</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mrow>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>d</mml:mi>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                  </mml:msup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mi>v</mml:mi>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>[</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>v</mml:mi>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:mi>w</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>∈</mml:mo>
                  <mml:mi>E</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>]</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mi>v</mml:mi>
              <mml:mo>≠</mml:mo>
              <mml:mi>w</mml:mi>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>When <inline-formula><mml:math><mml:mi> G </mml:mi></mml:math></inline-formula> is Eulerian (and hence strongly connected for connected <inline-formula><mml:math><mml:mi> G </mml:mi></mml:math></inline-formula> ), the uniform distribution <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> π </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> v </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> / </mml:mo><mml:mi> n </mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is stationary for <inline-formula><mml:math><mml:mi> P </mml:mi></mml:math></inline-formula> . For an irreducible Markov chain with transition matrix <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> P </mml:mi><mml:mtext></mml:mtext></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and stationary distribution <inline-formula><mml:math><mml:mi> π </mml:mi></mml:math></inline-formula> , we define the <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> ℒ </mml:mi><mml:mi> ∞ </mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula><italic>mixing</italic><italic>time</italic> (also called the <italic>uniform</italic><italic>mixing</italic><italic>time</italic>)</p>
        <disp-formula id="FD5">
          <label>(2.1)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>t</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>u</mml:mi>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                  <mml:mi>i</mml:mi>
                  <mml:mi>f</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>ε</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mi>min</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>{</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                  <mml:mo>≥</mml:mo>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                  <mml:mo>:</mml:mo>
                  <mml:munder>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>max</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:mi>y</mml:mi>
                      <mml:mo>∈</mml:mo>
                      <mml:mi>V</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:munder>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mfrac>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msup>
                            <mml:mi>P</mml:mi>
                            <mml:mi>t</mml:mi>
                          </mml:msup>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mi>x</mml:mi>
                              <mml:mo>,</mml:mo>
                              <mml:mi>y</mml:mi>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>π</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mi>y</mml:mi>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mfrac>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>≤</mml:mo>
                  <mml:mi>ε</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>}</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:msub>
                <mml:mi>t</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>u</mml:mi>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                  <mml:mi>i</mml:mi>
                  <mml:mi>f</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>t</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>u</mml:mi>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                  <mml:mi>i</mml:mi>
                  <mml:mi>f</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>/</mml:mo>
                    <mml:mn>4</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>,</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>and the <italic>total</italic><italic>variation</italic><italic>mixing</italic><italic>time</italic></p>
        <disp-formula id="FD6">
          <label>(2.2)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>t</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>m</mml:mi>
                  <mml:mi>i</mml:mi>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>ε</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mi>min</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>{</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                  <mml:mo>≥</mml:mo>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                  <mml:mo>:</mml:mo>
                  <mml:munder>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>max</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                      <mml:mo>∈</mml:mo>
                      <mml:mi>V</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:munder>
                  <mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>‖</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msup>
                            <mml:mi>P</mml:mi>
                            <mml:mi>t</mml:mi>
                          </mml:msup>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mi>x</mml:mi>
                              <mml:mo>,</mml:mo>
                              <mml:mo>⋅</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>−</mml:mo>
                          <mml:mi>π</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>‖</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mtext>TV</mml:mtext>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>≤</mml:mo>
                  <mml:mi>ε</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>}</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:msub>
                <mml:mi>t</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>m</mml:mi>
                  <mml:mi>i</mml:mi>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>t</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>m</mml:mi>
                  <mml:mi>i</mml:mi>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>/</mml:mo>
                    <mml:mn>4</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>These are related by <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> t </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> m </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi><mml:mi> x </mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> ≤ </mml:mo><mml:msub><mml:mi> t </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> u </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi><mml:mi> f </mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; see ([<xref ref-type="bibr" rid="B29">29</xref>], Chapter 4).</p>
      </sec>
      <sec id="sec2dot5">
        <title>2.5. The Spectral Profile</title>
        <p>The main analytic tool is the spectral profile introduced by Goel, Montenegro and Tetali [<xref ref-type="bibr" rid="B30">30</xref>]. Let <inline-formula><mml:math><mml:mi> P </mml:mi></mml:math></inline-formula> be the transition matrix of the lazy walk on a connected Eulerian digraph with stationary distribution <inline-formula><mml:math><mml:mi> π </mml:mi></mml:math></inline-formula> . The <italic>Dirichlet</italic><italic>form</italic> of a function <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> f </mml:mi><mml:mo> : </mml:mo><mml:mi> V </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo><mml:mi> R </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is</p>
        <disp-formula id="FD7">
          <label>(2.3)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>ℰ</mml:mi>
                <mml:mi>P</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>f</mml:mi>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>f</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:mfrac>
              <mml:munder>
                <mml:mstyle mathsize="140%" displaystyle="true">
                  <mml:mo>∑</mml:mo>
                </mml:mstyle>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>v</mml:mi>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>w</mml:mi>
                  <mml:mo>∈</mml:mo>
                  <mml:mi>V</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:munder>
              <mml:msup>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>f</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mi>v</mml:mi>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:mi>f</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mi>w</mml:mi>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:msup>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>π</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>v</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>P</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>v</mml:mi>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>w</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>For <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mo> ∅ </mml:mo><mml:mo> ≠ </mml:mo><mml:mi> S </mml:mi><mml:mo> ⊆ </mml:mo><mml:mi> V </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> define</p>
        <disp-formula id="FD8">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>λ</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>S</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:munder>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>inf</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>f</mml:mi>
                  <mml:mo>≥</mml:mo>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mtext>
                     
                  </mml:mtext>
                  <mml:mtext>supp</mml:mtext>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mi>f</mml:mi>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>⊆</mml:mo>
                  <mml:mi>S</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:munder>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>ℰ</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>P</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>f</mml:mi>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                          <mml:mi>f</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtext>Var</mml:mtext>
                  <mml:mtext>
                     
                  </mml:mtext>
                  <mml:mi>π</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mi>f</mml:mi>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>,</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>and the <italic>spectral</italic><italic>profile</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> Λ </mml:mi><mml:mo> : </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> π </mml:mi><mml:mo> * </mml:mo></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> → </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> ∞ </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> by</p>
        <disp-formula id="FD9">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>Λ</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>r</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:munder>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>inf</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>π</mml:mi>
                    <mml:mo>*</mml:mo>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>≤</mml:mo>
                  <mml:mi>π</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mi>S</mml:mi>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>≤</mml:mo>
                  <mml:mi>r</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:munder>
              <mml:mi>λ</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>S</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:msub>
                <mml:mi>π</mml:mi>
                <mml:mo>*</mml:mo>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:munder>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>min</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>v</mml:mi>
                  <mml:mo>∈</mml:mo>
                  <mml:mi>V</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:munder>
              <mml:mi>π</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>v</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p><bold>Theorem</bold><bold>2.4</bold> {Spectral profile theorem, ([<xref ref-type="bibr" rid="B30">30</xref>], Theorem 1.1)}<bold>.</bold> Let <inline-formula><mml:math><mml:mi> P </mml:mi></mml:math></inline-formula> be an irreducible transition matrix with <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> P </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> x </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> ≥ </mml:mo><mml:mi> δ </mml:mi><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> for all <inline-formula><mml:math><mml:mi> x </mml:mi></mml:math></inline-formula> . Then for every <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> a </mml:mi><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ,</p>
        <disp-formula id="FD10">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>t</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>u</mml:mi>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                  <mml:mi>i</mml:mi>
                  <mml:mi>f</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>a</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>≤</mml:mo>
              <mml:mn>2</mml:mn>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>⌈</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mstyle displaystyle="true">
                    <mml:mrow>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mo>∫</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>4</mml:mn>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>π</mml:mi>
                            <mml:mo>*</mml:mo>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>4</mml:mn>
                            <mml:mo>/</mml:mo>
                            <mml:mi>a</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msubsup>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mfrac>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mtext>d</mml:mtext>
                            <mml:mi>r</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>δ</mml:mi>
                            <mml:mtext>
                               
                            </mml:mtext>
                            <mml:mi>r</mml:mi>
                            <mml:mtext>
                               
                            </mml:mtext>
                            <mml:mi>Λ</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mi>r</mml:mi>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mfrac>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mstyle>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>⌉</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
      </sec>
      <sec id="sec2dot6">
        <title>2.6. Symmetrisation and the Eulerian Property</title>
        <p>A crucial tool for analysing non-reversible Eulerian chains is the following. Let <inline-formula><mml:math><mml:mover accent="true"><mml:mi> P </mml:mi><mml:mo> ^ </mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> be the <italic>time-reversal</italic> of <inline-formula><mml:math><mml:mi> P </mml:mi></mml:math></inline-formula> , defined by <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> π </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> v </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mi> P </mml:mi><mml:mo> ^ </mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> v </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> u </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> π </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> u </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mi> P </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> u </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> v </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . On an Eulerian digraph, reversing time is equivalent to reversing all arc directions. The <italic>symmetrisation</italic> is <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> Q </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> P </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi> P </mml:mi><mml:mo> ^ </mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> / </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
        <p><bold>Lemma</bold><bold>2.1</bold> ([<xref ref-type="bibr" rid="B23">23</xref>])<bold>.</bold><italic>For</italic><italic>any</italic><italic>function</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> f </mml:mi><mml:mo> : </mml:mo><mml:mi> V </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo><mml:mi> R </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ,</p>
        <disp-formula id="FD11">
          <label>(2.4)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>ℰ</mml:mi>
                <mml:mi>P</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>f</mml:mi>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>f</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>ℰ</mml:mi>
                <mml:mover accent="true">
                  <mml:mi>P</mml:mi>
                  <mml:mo>^</mml:mo>
                </mml:mover>
              </mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>f</mml:mi>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>f</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>ℰ</mml:mi>
                <mml:mi>Q</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>f</mml:mi>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>f</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p><italic>Moreover</italic>, <inline-formula><mml:math><mml:mi> Q </mml:mi></mml:math></inline-formula><italic>is</italic><italic>reversible</italic><italic>with</italic><italic>stationary</italic><italic>distribution</italic><inline-formula><mml:math><mml:mi> π </mml:mi></mml:math></inline-formula> , <italic>so</italic><italic>standard</italic><italic>commute-time</italic><italic>estimates</italic><italic>apply</italic><italic>to</italic><inline-formula><mml:math><mml:mi> Q </mml:mi></mml:math></inline-formula><italic>.</italic></p>
      </sec>
    </sec>
    <sec id="sec3">
      <title>
        3. Eulerian Structure of Γ
        <italic>
          <sub>α</sub>
        </italic>
      </title>
      <sec id="sec3dot1">
        <title>3.1. Proof of Theorem 1.1</title>
        <p><italic>Proof.</italic> 1) Since <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Γ </mml:mi><mml:mi> α </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is functional, <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> d </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo></mml:msup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> v </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> for all <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msub><mml:mi> X </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . The digraph is Eulerian if and only if also <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> d </mml:mi><mml:mo> − </mml:mo></mml:msup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> v </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> for all <inline-formula><mml:math><mml:mi> x </mml:mi></mml:math></inline-formula> , <italic>i.e.</italic> every vertex has exactly one pre-image under <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> α </mml:mi><mml:mo> . </mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> This is precisely the condition that <inline-formula><mml:math><mml:mi> α </mml:mi></mml:math></inline-formula> is a bijection, so <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> α </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msub><mml:mi> S </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Since <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> | </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> S </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> | </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> ! </mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , there are <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> ! </mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> Eulerian functional digraphs.</p>
        <p>2) By Proposition 2.2(1), <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Γ </mml:mi><mml:mi> α </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is strongly connected (equivalently, connected and Eulerian) if and only if <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> α </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msub><mml:mi> S </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mtext> rank </mml:mtext><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> α </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> n </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , which forces <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Γ </mml:mi><mml:mi> α </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> to be a single directed cycle. The number of <inline-formula><mml:math><mml:mi> n </mml:mi></mml:math></inline-formula> -cycles in <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> S </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> − </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> ! </mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , giving the second count.</p>
        <p>3) An Eulerian functional digraph <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Γ </mml:mi><mml:mi> α </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (<inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> α </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msub><mml:mi> S </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ) consists of <inline-formula><mml:math><mml:mi> k </mml:mi></mml:math></inline-formula> disjoint directed cycles of lengths <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> λ </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> ≥ </mml:mo><mml:mo> ⋯ </mml:mo><mml:mo> ≥ </mml:mo><mml:msub><mml:mi> λ </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> with <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mo> ∑ </mml:mo><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> λ </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> n </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Its arc-reversal <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> Γ </mml:mi><mml:mi> α </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> rev </mml:mtext></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> has the same multiset of directed cycle lengths, so <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Γ </mml:mi><mml:mi> α </mml:mi></mml:msub><mml:mo> ≅ </mml:mo><mml:msubsup><mml:mi> Γ </mml:mi><mml:mi> α </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> rev </mml:mtext></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (both are unions of directed cycles of the same lengths), hence <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Γ </mml:mi><mml:mi> α </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is self-converse. Isomorphism classes correspond to cycle-type partitions of <inline-formula><mml:math><mml:mi> n </mml:mi></mml:math></inline-formula> , of which there are <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> p </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (the number of partitions of <inline-formula><mml:math><mml:mi> n </mml:mi></mml:math></inline-formula> ). </p>
        <fig id="fig1">
          <label>Figure 1</label>
          <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/1200542-rId481.jpeg?20260722021923" />
        </fig>
        <p><bold>Remark</bold><bold>3.1.</bold> The self-converse property gives a clean semigroup-theoretic meaning to the Eulerian condition: the Eulerian elements of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are precisely those whose functional digraph is invariant (up to isomorphism) under arc reversal.</p>
      </sec>
      <sec id="sec3dot2">
        <title>3.2. Cycle-Type Decomposition</title>
        <p>Every <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> α </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msub><mml:mi> S </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> has a unique cycle-type partition <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> λ </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> α </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> λ </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> ≥ </mml:mo><mml:mo> ⋯ </mml:mo><mml:mo> ≥ </mml:mo><mml:msub><mml:mi> λ </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> of <inline-formula><mml:math><mml:mi> n </mml:mi></mml:math></inline-formula> , and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Γ </mml:mi><mml:mi> α </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the disjoint union of <inline-formula><mml:math><mml:mi> k </mml:mi></mml:math></inline-formula> directed cycles of lengths <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> λ </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:mo> ⋯ </mml:mo><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> λ </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . We record the following for later use.</p>
        <p><bold>Proposition</bold><bold>3.1.</bold><italic>For</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> α </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msub><mml:mi> S </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <italic>the</italic><italic>lazy</italic><italic>walk</italic><italic>on</italic><italic>any</italic><italic>connected</italic><italic>component</italic><italic>of</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Γ </mml:mi><mml:mi> α </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula><italic>is</italic><italic>irreducible</italic>, <italic>and</italic><italic>the</italic><italic>uniform</italic><italic>distribution</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> π </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> v </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> / </mml:mo><mml:mi> n </mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (<italic>over</italic><italic>all</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> v </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msub><mml:mi> X </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ) <italic>is</italic><italic>stationary</italic><italic>for</italic><italic>the</italic><italic>lazy</italic><italic>walk</italic><italic>on</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Γ </mml:mi><mml:mi> α </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula><italic>.</italic></p>
        <p><italic>Proof.</italic> Each component is a directed cycle, so the walk on it is irreducible, with the uniform distribution on the component being stationary. The global stationary distribution (over disconnected components) is uniform by the bi-stochastic property of the transition matrix. </p>
        <fig id="fig2">
          <label>Figure 2</label>
          <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/1200542-rId481.jpeg?20260722021923" />
        </fig>
        <p><bold>Remark</bold><bold>3.2.</bold> Since Theorem 1.2 concerns <italic>connected</italic><italic>Eulerian</italic><italic>functional</italic><italic>digraphs</italic> (<inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Γ </mml:mi><mml:mi> α </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula><italic>a</italic><italic>single</italic><inline-formula><mml:math><mml:mi> n </mml:mi></mml:math></inline-formula> -<italic>cycle</italic>, <italic>or</italic><italic>more</italic><italic>generally</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> α </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msub><mml:mi> S </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula><italic>with</italic><italic>connected</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Γ </mml:mi><mml:mi> α </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ), <italic>the</italic><italic>mixing-time</italic><italic>analysis</italic><italic>is</italic><italic>restricted</italic><italic>to</italic><italic>the</italic><italic>strongly</italic><italic>connected</italic><italic>case</italic><italic>throughout</italic> Sections 4 and 6.</p>
      </sec>
    </sec>
    <sec id="sec4">
      <title>4. Mixing-Time Bounds</title>
      <sec id="sec4dot1">
        <title>4.1. Upper Bounds via the Spectral Profile</title>
        <p><bold>Lemma</bold><bold>4.1</bold> (Spectral profile bound)<bold>.</bold><italic>Let</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> α </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msub><mml:mi> S </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula><italic>be</italic><italic>such</italic><italic>that</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Γ </mml:mi><mml:mi> α </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula><italic>is</italic><italic>connected</italic> (<italic>a</italic><italic>single</italic><italic>directed</italic><inline-formula><mml:math><mml:mi> n </mml:mi></mml:math></inline-formula> -<italic>cycle</italic>, <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> m </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> n </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> )<italic>.</italic><italic>For</italic><italic>every</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> r </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> π </mml:mi><mml:mo> * </mml:mo></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ,</p>
        <disp-formula id="FD12">
          <label>(4.1)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>Λ</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>r</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>≥</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>r</mml:mi>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p><italic>Proof.</italic> We consider the lazy simple random walk on a directed <inline-formula><mml:math><mml:mi> n </mml:mi></mml:math></inline-formula> -cycle <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Γ </mml:mi><mml:mi> α </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , which represents the unique connected Eulerian functional digraph topology. Let <inline-formula><mml:math><mml:mi> P </mml:mi></mml:math></inline-formula> denote the transition matrix of this lazy walk, defined by:</p>
        <disp-formula id="FD13">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>P</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>v</mml:mi>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>v</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>P</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>v</mml:mi>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>w</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:mfrac>
              <mml:msub>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>{</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>w</mml:mi>
                      <mml:mo>=</mml:mo>
                      <mml:mi>α</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mi>v</mml:mi>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>}</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
              </mml:msub>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>v</mml:mi>
              <mml:mo>≠</mml:mo>
              <mml:mi>w</mml:mi>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>The uniform distribution <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> π </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> v </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> / </mml:mo><mml:mi> n </mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is stationary because the underlying digraph is Eulerian. We evaluate the spectral profile <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> Λ </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> r </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> introduced in [<xref ref-type="bibr" rid="B30">30</xref>]:</p>
        <disp-formula id="FD14">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>Λ</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>r</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:munder>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>inf</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>π</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mi>S</mml:mi>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>≤</mml:mo>
                  <mml:mi>r</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:munder>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>λ</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>S</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>λ</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>S</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:munder>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>inf</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtable>
                    <mml:mtr>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>f</mml:mi>
                          <mml:mo>≥</mml:mo>
                          <mml:mn>0</mml:mn>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                    <mml:mtr>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>s</mml:mi>
                          <mml:mi>u</mml:mi>
                          <mml:mi>p</mml:mi>
                          <mml:mi>p</mml:mi>
                          <mml:mi>f</mml:mi>
                          <mml:mo>⊆</mml:mo>
                          <mml:mi>S</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                  </mml:mtable>
                </mml:mrow>
              </mml:munder>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>ℰ</mml:mi>
                    <mml:mi>P</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>f</mml:mi>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:mi>f</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>V</mml:mi>
                  <mml:mi>a</mml:mi>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>r</mml:mi>
                    <mml:mi>π</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mi>f</mml:mi>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>,</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>where <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ℰ </mml:mi><mml:mi> P </mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> f </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> f </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mfrac><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mfrac><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mo> ∑ </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> v </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> w </mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mi> π </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> v </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mi> P </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> v </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> w </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> f </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> v </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> − </mml:mo><mml:mi> f </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> w </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the associated Dirichlet form.</p>
        <p><bold>Step</bold><bold>1</bold><bold>—</bold><bold>Sym</bold><bold>metrisation</bold><bold>.</bold> For a non-reversible Markov chain, the spectral profile is controlled by the reversible symmetrisation:</p>
        <disp-formula id="FD15">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>Q</mml:mi>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>P</mml:mi>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:mover accent="true">
                    <mml:mi>P</mml:mi>
                    <mml:mo>^</mml:mo>
                  </mml:mover>
                </mml:mrow>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>,</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>where <inline-formula><mml:math><mml:mover accent="true"><mml:mi> P </mml:mi><mml:mo> ^ </mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> is the time-reversal defined by <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> π </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> v </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mi> P </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> v </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> w </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> π </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> w </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mi> P </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> w </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> v </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . By ([<xref ref-type="bibr" rid="B23">23</xref>], Equation (2.3)), the Dirichlet form satisfies the invariant identity:</p>
        <disp-formula id="FD16">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>ℰ</mml:mi>
                <mml:mi>P</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>f</mml:mi>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>f</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>ℰ</mml:mi>
                <mml:mover accent="true">
                  <mml:mi>P</mml:mi>
                  <mml:mo>^</mml:mo>
                </mml:mover>
              </mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>f</mml:mi>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>f</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>ℰ</mml:mi>
                <mml:mi>Q</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>f</mml:mi>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>f</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>for</mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>all</mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>f</mml:mi>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>Consequently, the localized eigenvalue <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> λ </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> S </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> for <inline-formula><mml:math><mml:mi> P </mml:mi></mml:math></inline-formula> is identical to the corresponding quantity for <inline-formula><mml:math><mml:mi> Q </mml:mi></mml:math></inline-formula> , implying that <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> Λ </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> r </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is preserved under symmetrisation. The reversible chain <inline-formula><mml:math><mml:mi> Q </mml:mi></mml:math></inline-formula> corresponds exactly to a simple symmetric random walk on an undirected <inline-formula><mml:math><mml:mi> n </mml:mi></mml:math></inline-formula> -cycle with holding probability 1/2.</p>
        <p><bold>Ste</bold><bold>p</bold><bold>2</bold><bold>—</bold><bold>Ex</bold><bold>it</bold><bold>time</bold><bold>estimate</bold><bold>via</bold><bold>the</bold><bold>Dirichlet</bold><bold>form.</bold> For a reversible Markov chain with stationary distribution <inline-formula><mml:math><mml:mi> π </mml:mi></mml:math></inline-formula> , it holds for any set <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> S </mml:mi><mml:mo> ⊂ </mml:mo><mml:mi> V </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> {see e.g., ([<xref ref-type="bibr" rid="B30">30</xref>], Lemma 4.3) or [<xref ref-type="bibr" rid="B29">29</xref>]} that:</p>
        <disp-formula id="FD17">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>λ</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>S</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>≥</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mrow>
                  <mml:munder>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>max</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>v</mml:mi>
                      <mml:mo>∈</mml:mo>
                      <mml:mi>S</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:munder>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi mathvariant="double-struck">E</mml:mi>
                    <mml:mi>v</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>[</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>τ</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msup>
                            <mml:mi>S</mml:mi>
                            <mml:mi>c</mml:mi>
                          </mml:msup>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>]</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>,</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>where <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> τ </mml:mi><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> S </mml:mi><mml:mi> c </mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> inf </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> ≥ </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> : </mml:mo><mml:msub><mml:mi> X </mml:mi><mml:mi> t </mml:mi></mml:msub><mml:mo> ∉ </mml:mo><mml:mi> S </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="double-struck"> E </mml:mi><mml:mi> v </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> denotes the expectation under the symmetrised chain <inline-formula><mml:math><mml:mi> Q </mml:mi></mml:math></inline-formula> initiated at <inline-formula><mml:math><mml:mi> v </mml:mi></mml:math></inline-formula> . This bound confirms that the worst-case expected exit time from <inline-formula><mml:math><mml:mi> S </mml:mi></mml:math></inline-formula> controls the localized spectral gap.</p>
        <p><bold>Step</bold><bold>3</bold><bold>—</bold><bold>Bounding</bold><bold>the</bold><bold>exit</bold><bold>time</bold><bold>by</bold><bold>the</bold><bold>commute</bold><bold>time.</bold> Under the reversible chain <inline-formula><mml:math><mml:mi> Q </mml:mi></mml:math></inline-formula> , the commute time <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script"> C </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> v </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> w </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="double-struck"> E </mml:mi><mml:mi> v </mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> τ </mml:mi><mml:mi> w </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> + </mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="double-struck"> E </mml:mi><mml:mi> w </mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> τ </mml:mi><mml:mi> v </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> satisfies the commute-time identity {cf. ([<xref ref-type="bibr" rid="B29">29</xref>], Proposition 10.6)}:</p>
        <disp-formula id="FD18">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>v</mml:mi>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>w</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>π</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mi>w</mml:mi>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:msub>
                <mml:mi>ℛ</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtext>eff</mml:mtext>
                </mml:mrow>
              </mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>v</mml:mi>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>w</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>,</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>where <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ℛ </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> eff </mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> v </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> w </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the effective resistance between <inline-formula><mml:math><mml:mi> v </mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mi> w </mml:mi></mml:math></inline-formula> in the corresponding electrical network. For an undirected <inline-formula><mml:math><mml:mi> n </mml:mi></mml:math></inline-formula> -cycle, the effective resistance between two vertices at distance <inline-formula><mml:math><mml:mi> ℓ </mml:mi></mml:math></inline-formula> is exactly <inline-formula><mml:math><mml:mi> ℓ </mml:mi></mml:math></inline-formula> . Thus, for any <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> v </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> w </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msub><mml:mi> X </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , we have:</p>
        <disp-formula id="FD19">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>v</mml:mi>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>w</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mi>n</mml:mi>
              <mml:mo>⋅</mml:mo>
              <mml:mi>ℓ</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>v</mml:mi>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>w</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>Let <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> S </mml:mi><mml:mo> ⊂ </mml:mo><mml:mi> V </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> such that <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> π </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> S </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> | </mml:mo><mml:mi> S </mml:mi><mml:mo> | </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> / </mml:mo><mml:mi> n </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ≤ </mml:mo><mml:mi> r </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . For any <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> v </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:mi> S </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , the undirected distance from <inline-formula><mml:math><mml:mi> v </mml:mi></mml:math></inline-formula> to the complement <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> S </mml:mi><mml:mi> c </mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is at most <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> | </mml:mo><mml:mi> S </mml:mi><mml:mo> | </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , with equality occurring when <inline-formula><mml:math><mml:mi> S </mml:mi></mml:math></inline-formula> forms a contiguous arc. Choosing a vertex <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> w </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msup><mml:mi> S </mml:mi><mml:mi> c </mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> that achieves this minimal boundary distance yields <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> ℓ </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> v </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> w </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> ≤ </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> | </mml:mo><mml:mi> S </mml:mi><mml:mo> | </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . By the commute-time identity and the fact that <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> τ </mml:mi><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> S </mml:mi><mml:mi> c </mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> ≤ </mml:mo><mml:msub><mml:mi> τ </mml:mi><mml:mi> w </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , we obtain:</p>
        <disp-formula id="FD20">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi mathvariant="double-struck">E</mml:mi>
                <mml:mi>v</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>[</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>τ</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msup>
                        <mml:mi>S</mml:mi>
                        <mml:mi>c</mml:mi>
                      </mml:msup>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>]</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>≤</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi mathvariant="double-struck">E</mml:mi>
                <mml:mi>v</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>[</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>τ</mml:mi>
                    <mml:mi>w</mml:mi>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>]</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>≤</mml:mo>
              <mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>v</mml:mi>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>w</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mi>n</mml:mi>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>ℓ</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>v</mml:mi>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>w</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>≤</mml:mo>
              <mml:mi>n</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>|</mml:mo>
                <mml:mi>S</mml:mi>
                <mml:mo>|</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p><bold>Step</bold><bold>4</bold><bold>—</bold><bold>Relating</bold><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> | </mml:mo><mml:mi> S </mml:mi><mml:mo> | </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula><bold>to</bold><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> π </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> S </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula><bold>.</bold> Substituting the cardinality relation <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> | </mml:mo><mml:mi> S </mml:mi><mml:mo> | </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> n </mml:mi><mml:mi> π </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> S </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> ≤ </mml:mo><mml:mi> n </mml:mi><mml:mi> r </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> into the exit time bound yields:</p>
        <disp-formula id="FD21">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:munder>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>max</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>v</mml:mi>
                  <mml:mo>∈</mml:mo>
                  <mml:mi>S</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:munder>
              <mml:msub>
                <mml:mi mathvariant="double-struck">E</mml:mi>
                <mml:mi>v</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>[</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>τ</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msup>
                        <mml:mi>S</mml:mi>
                        <mml:mi>c</mml:mi>
                      </mml:msup>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>]</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>≤</mml:mo>
              <mml:mi>n</mml:mi>
              <mml:mo>⋅</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                  <mml:mi>r</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msup>
                <mml:mi>n</mml:mi>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:msup>
              <mml:mi>r</mml:mi>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p><bold>Step</bold><bold>5</bold><bold>—</bold><bold>Spectral</bold><bold>profile</bold><bold>lower</bold><bold>bound.</bold> Applying the exit time maximization to the Dirichlet relation from Step 2 establishes that for every subset <inline-formula><mml:math><mml:mi> S </mml:mi></mml:math></inline-formula> satisfying <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> π </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> S </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> ≤ </mml:mo><mml:mi> r </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> :</p>
        <disp-formula id="FD22">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>λ</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>S</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>≥</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                  <mml:mi>r</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>Taking the infimum over all such valid subsets yields the uniform lower bound:</p>
        <disp-formula id="FD23">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>Λ</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>r</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:munder>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>inf</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>π</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mi>S</mml:mi>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>≤</mml:mo>
                  <mml:mi>r</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:munder>
              <mml:mi>λ</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>S</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>≥</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>r</mml:mi>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>for</mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>all</mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>r</mml:mi>
              <mml:mo>∈</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>[</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>π</mml:mi>
                    <mml:mo>*</mml:mo>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>]</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>,</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>as required to establish the uniform mixing time order. </p>
        <fig id="fig3">
          <label>Figure 3</label>
          <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/1200542-rId481.jpeg?20260722021923" />
        </fig>
      </sec>
      <sec id="sec4dot2">
        <title>
          4.2. Upper and Lower Bound for Single
          <italic>n</italic>
          -Cycle
        </title>
        <p><italic>Proof</italic><italic>of</italic><italic>Theorem</italic><italic>1.2.</italic> On a single <inline-formula><mml:math><mml:mi> n </mml:mi></mml:math></inline-formula> -cycle, the minimal stationary mass is <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> π </mml:mi><mml:mo> * </mml:mo></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> / </mml:mo><mml:mi> n </mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and the laziness parameter is <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> δ </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> / </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Substituting the spectral profile bound (4.1) into the general convergence framework of Theorem 2.4 yields:</p>
        <disp-formula id="FD24">
          <label>(4.2)</label>
          <mml:math>
            <mml:mtable>
              <mml:mtr>
                <mml:mtd>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>u</mml:mi>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                      <mml:mi>i</mml:mi>
                      <mml:mi>f</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mi>a</mml:mi>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>≤</mml:mo>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>⌈</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mstyle displaystyle="true">
                        <mml:mrow>
                          <mml:msubsup>
                            <mml:mo>∫</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mn>4</mml:mn>
                                <mml:mo>/</mml:mo>
                                <mml:mi>n</mml:mi>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mn>4</mml:mn>
                                <mml:mo>/</mml:mo>
                                <mml:mi>a</mml:mi>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msubsup>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mfrac>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mi>r</mml:mi>
                                <mml:msup>
                                  <mml:mi>n</mml:mi>
                                  <mml:mn>2</mml:mn>
                                </mml:msup>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mo>(</mml:mo>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:mrow>
                                      <mml:mn>1</mml:mn>
                                      <mml:mo>/</mml:mo>
                                      <mml:mn>2</mml:mn>
                                    </mml:mrow>
                                  </mml:mrow>
                                  <mml:mo>)</mml:mo>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mi>r</mml:mi>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mfrac>
                            <mml:mtext>d</mml:mtext>
                            <mml:mi>r</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mstyle>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>⌉</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>⌈</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                      <mml:msup>
                        <mml:mi>n</mml:mi>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msup>
                      <mml:mstyle displaystyle="true">
                        <mml:mrow>
                          <mml:msubsup>
                            <mml:mo>∫</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mn>4</mml:mn>
                                <mml:mo>/</mml:mo>
                                <mml:mi>n</mml:mi>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mn>4</mml:mn>
                                <mml:mo>/</mml:mo>
                                <mml:mi>a</mml:mi>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msubsup>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mtext>d</mml:mtext>
                            <mml:mi>r</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mstyle>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>⌉</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mtd>
              </mml:mtr>
              <mml:mtr>
                <mml:mtd>
                  <mml:mo>≤</mml:mo>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>⌈</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                      <mml:msup>
                        <mml:mi>n</mml:mi>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msup>
                      <mml:mo>⋅</mml:mo>
                      <mml:mfrac>
                        <mml:mn>4</mml:mn>
                        <mml:mi>a</mml:mi>
                      </mml:mfrac>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>⌉</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>≤</mml:mo>
                  <mml:mfrac>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mn>16</mml:mn>
                      <mml:msup>
                        <mml:mi>n</mml:mi>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msup>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mi>a</mml:mi>
                  </mml:mfrac>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:mtd>
              </mml:mtr>
            </mml:mtable>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>Setting <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> a </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> / </mml:mo><mml:mn> 4 </mml:mn></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> delivers <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> t </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> u </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi><mml:mi> f </mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> ≤ </mml:mo><mml:mn> 64 </mml:mn><mml:msup><mml:mi> n </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup><mml:mo> + </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> O </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> n </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , which establishes the upper bound of Theorem 1.2. For the matching lower bound, let <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> α </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msub><mml:mi> S </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> be a single <inline-formula><mml:math><mml:mi> n </mml:mi></mml:math></inline-formula> -cycle. The lazy random walk on this directed cycle is equivalent to a lazy biased random walk on <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ℤ </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> that moves clockwise with probability 1/2 and remains stationary with probability 1/2. Starting from a fixed vertex <inline-formula><mml:math><mml:mi> v </mml:mi></mml:math></inline-formula> , the position of the walk at time <inline-formula><mml:math><mml:mi> t </mml:mi></mml:math></inline-formula> concentrates near the expected position <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> v </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo><mml:mfrac><mml:mi> t </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> mod </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> with a standard deviation of order <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> O </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mi> t </mml:mi></mml:msqrt></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . The distribution achieves total variation mixing only when this standard deviation scales to the order of the space circumference <inline-formula><mml:math><mml:mi> n </mml:mi></mml:math></inline-formula> , which requires <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> Ω </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> n </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . More precisely, letting <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> μ </mml:mi><mml:mi> t </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> denote the distribution of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> X </mml:mi><mml:mi> t </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> initialized at <inline-formula><mml:math><mml:mi> v </mml:mi></mml:math></inline-formula> , choosing <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:msub><mml:mi> c </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:msup><mml:mi> n </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> for a sufficiently small absolute constant <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> c </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> confines the probability mass of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> μ </mml:mi><mml:mi> t </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> to an arc of length <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> O </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ℤ </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . This yields the total variation distance inequality <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ‖ </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> μ </mml:mi><mml:mi> t </mml:mi></mml:msub><mml:mo> − </mml:mo><mml:mi> π </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ‖ </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi> T </mml:mi><mml:mi> V </mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> ≥ </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> / </mml:mo><mml:mn> 4 </mml:mn></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , which completes the proof. </p>
        <fig id="fig4">
          <label>Figure 4</label>
          <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/1200542-rId481.jpeg?20260722021923" />
        </fig>
      </sec>
      <sec id="sec4dot3">
        <title>4.3. Cover Time</title>
        <p><bold>Corollary</bold><bold>4.1.</bold><italic>For</italic><italic>the</italic><italic>lazy</italic><italic>random</italic><italic>walk</italic><italic>on</italic><italic>a</italic><italic>connected</italic><italic>Eulerian</italic><italic>functional</italic><italic>digraph</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Γ </mml:mi><mml:mi> α </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (<inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> α </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msub><mml:mi> S </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mi> n </mml:mi></mml:math></inline-formula> -<italic>cycle</italic>),</p>
        <disp-formula id="FD25">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:munder>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>max</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>v</mml:mi>
                  <mml:mtext>
                  </mml:mtext>
                  <mml:mo>∈</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>X</mml:mi>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
              </mml:munder>
              <mml:msub>
                <mml:mi mathvariant="double-struck">E</mml:mi>
                <mml:mi>v</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>[</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>τ</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>c</mml:mi>
                      <mml:mi>o</mml:mi>
                      <mml:mi>v</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>]</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>≤</mml:mo>
              <mml:mi>c</mml:mi>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:msup>
                <mml:mi>n</mml:mi>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:msup>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p><italic>for</italic><italic>an</italic><italic>absolute</italic><italic>constant</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> c </mml:mi><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula><italic>.</italic></p>
        <p><italic>Proof.</italic> We use the DFS spanning-tree argument of ([<xref ref-type="bibr" rid="B23">23</xref>], Section 4). For the undirected version of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Γ </mml:mi><mml:mi> α </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (the <inline-formula><mml:math><mml:mi> n </mml:mi></mml:math></inline-formula> -cycle), the only spanning tree is a path, and its two directed commute times each satisfy <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mtext> Com </mml:mtext><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> v </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> v </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> i </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> ≤ </mml:mo><mml:mi> m </mml:mi><mml:mo> ⋅ </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> n </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> by the commute-time bound of ([<xref ref-type="bibr" rid="B23">23</xref>], Lemma 4.1). Summing over the <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> − </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> edges of the spanning path gives <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="double-struck"> E </mml:mi><mml:mi> v </mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> τ </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> c </mml:mi><mml:mi> o </mml:mi><mml:mi> v </mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> ≤ </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> − </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> ⋅ </mml:mo><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> ≤ </mml:mo><mml:msup><mml:mi> n </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . </p>
        <fig id="fig5">
          <label>Figure 5</label>
          <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/1200542-rId481.jpeg?20260722021923" />
        </fig>
      </sec>
    </sec>
    <sec id="sec5">
      <title>5. Exploration Times</title>
      <sec id="sec5dot1">
        <title>5.1. Commute-Time Bound for Functional Digraphs</title>
        <p><bold>Lemma</bold><bold>5.1</bold> (Commute times)<bold>.</bold> Let <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> α </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msub><mml:mi> S </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> with <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Γ </mml:mi><mml:mi> α </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> connected, and let <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> v </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> w </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msub><mml:mi> X </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> be at undirected distance <inline-formula><mml:math><mml:mi> ℓ </mml:mi></mml:math></inline-formula> in <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Γ </mml:mi><mml:mi> α </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Then the commute time <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mtext> Com </mml:mtext><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> v </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> w </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mtext> H </mml:mtext><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> v </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> w </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> + </mml:mo><mml:mtext> H </mml:mtext><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> w </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> v </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> satisfies</p>
        <disp-formula id="FD26">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mtext>Com</mml:mtext>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>v</mml:mi>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>w</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>≤</mml:mo>
              <mml:mi>n</mml:mi>
              <mml:mi>ℓ</mml:mi>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p><italic>Proof.</italic><italic>Since</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Γ </mml:mi><mml:mi> α </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula><italic>is</italic><italic>a</italic><italic>connected</italic><italic>Eulerian</italic><italic>functional</italic><italic>digraph</italic><italic>with</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> α </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msub><mml:mi> S </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <italic>it</italic><italic>is</italic><italic>a</italic><italic>single</italic><italic>directed</italic><inline-formula><mml:math><mml:mi> n </mml:mi></mml:math></inline-formula> -<italic>cycle</italic> (Theorem 1.1), which implies <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> m </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> n </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . The result follows directly from ([<xref ref-type="bibr" rid="B23">23</xref>], Lemma 4.1) with <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> m </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> n </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> : on each excursion from <inline-formula><mml:math><mml:mi> v </mml:mi></mml:math></inline-formula> back to itself, <inline-formula><mml:math><mml:mi> w </mml:mi></mml:math></inline-formula> is hit with probability at least <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> / </mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> d </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo></mml:msup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> v </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , so <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mtext> H </mml:mtext><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> v </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> w </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> ≤ </mml:mo><mml:mi> n </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Accounting for the path length <inline-formula><mml:math><mml:mi> ℓ </mml:mi></mml:math></inline-formula> along the cycle yields <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mtext> H </mml:mtext><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> w </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> v </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> ≤ </mml:mo><mml:mi> n </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> ℓ </mml:mi><mml:mo> − </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> + </mml:mo><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> n </mml:mi><mml:mi> ℓ </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Both the Eulerian and strong connectivity conditions required by [<xref ref-type="bibr" rid="B23">23</xref>] hold uniformly for the directed <inline-formula><mml:math><mml:mi> n </mml:mi></mml:math></inline-formula> -cycle. </p>
        <fig id="fig6">
          <label>Figure 6</label>
          <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/1200542-rId481.jpeg?20260722021923" />
        </fig>
      </sec>
      <sec id="sec5dot2">
        <title>5.2. Proof of Theorem 1.3(1): Equidistributed Case</title>
        <p><italic>Proof.</italic><italic>We</italic><italic>may</italic><italic>assume</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> ≤ </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> / </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; <italic>otherwise</italic>, <italic>the</italic><italic>exploration</italic><italic>time</italic><italic>is</italic><italic>bounded</italic><italic>by</italic><italic>the</italic><italic>total</italic><italic>cover</italic><italic>time</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi mathvariant="double-struck"> E </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> τ </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> c </mml:mi><mml:mi> o </mml:mi><mml:mi> v </mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> O </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> n </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> O </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> k </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula><italic>via</italic> Corollary 4.1. Set <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> C </mml:mi><mml:msup><mml:mi> k </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> for a constant <inline-formula><mml:math><mml:mi> C </mml:mi></mml:math></inline-formula> to be determined. Since the stationary distribution <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> π </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> v </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> / </mml:mo><mml:mi> n </mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is uniform (Proposition 3.1) and the transition matrix <inline-formula><mml:math><mml:mi> P </mml:mi></mml:math></inline-formula> is bi-stochastic, it holds for every <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> v </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msub><mml:mi> X </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> that:</p>
        <disp-formula id="FD27">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:munder>
                <mml:mstyle mathsize="140%" displaystyle="true">
                  <mml:mo>∑</mml:mo>
                </mml:mstyle>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>w</mml:mi>
                  <mml:mo>∈</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>X</mml:mi>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
              </mml:munder>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:msub>
                <mml:mi mathvariant="double-struck">E</mml:mi>
                <mml:mi>w</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>[</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>N</mml:mi>
                    <mml:mi>v</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>]</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mi>t</mml:mi>
              <mml:mo>,</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>where <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> N </mml:mi><mml:mi> v </mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> | </mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> s </mml:mi><mml:mo> &lt; </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> : </mml:mo><mml:msub><mml:mi> X </mml:mi><mml:mi> s </mml:mi></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> v </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> | </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> counts the visits to <inline-formula><mml:math><mml:mi> v </mml:mi></mml:math></inline-formula> up to time <inline-formula><mml:math><mml:mi> t </mml:mi></mml:math></inline-formula> . By Markov’s inequality, the set of states <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> A </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> w </mml:mi><mml:mo> : </mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="double-struck"> E </mml:mi><mml:mi> w </mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> N </mml:mi><mml:mi> v </mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:mi> s </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> has cardinality bounded by <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> | </mml:mo><mml:mi> A </mml:mi><mml:mo> | </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> ≤ </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> / </mml:mo><mml:mi> s </mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
        <p>For <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> v </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:mi> A </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , we invoke the return-time bounding technique of ([<xref ref-type="bibr" rid="B23">23</xref>], Lemma 5.1). Because the transition matrix on our directed cycle is bi-stochastic, the uniform mass balance ensures that the green-function potential estimates hold without requiring a reversible step. Applying the commute-time bounds from Lemma 5.1 yields:</p>
        <disp-formula id="FD28">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi mathvariant="double-struck">E</mml:mi>
                <mml:mi>v</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>[</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>N</mml:mi>
                    <mml:mi>v</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>]</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>≤</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi mathvariant="double-struck">E</mml:mi>
                <mml:mi>v</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>[</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>N</mml:mi>
                    <mml:mi>v</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msup>
                        <mml:mi>A</mml:mi>
                        <mml:mi>c</mml:mi>
                      </mml:msup>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>]</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:mi>s</mml:mi>
              <mml:mo>≤</mml:mo>
              <mml:mn>10</mml:mn>
              <mml:mo>⋅</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mi>t</mml:mi>
                <mml:mi>s</mml:mi>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:mi>s</mml:mi>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>Optimizing over the threshold parameter by setting <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> s </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mn> 10 </mml:mn><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:math></inline-formula> gives <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="double-struck"> E </mml:mi><mml:mi> v </mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> N </mml:mi><mml:mi> v </mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> ≤ </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mn> 10 </mml:mn><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mo> ≤ </mml:mo><mml:mn> 7 </mml:mn><mml:msqrt><mml:mi> t </mml:mi></mml:msqrt></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Let <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> v </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> v </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:mo> ⋯ </mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> be the distinctly visited vertices in chronological order. Applying Markov’s inequality to the total allocation sum <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msubsup><mml:mo> ∑ </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> i </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> − </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> N </mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> v </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , we obtain:</p>
        <disp-formula id="FD29">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>ℙ</mml:mi>
                <mml:mi>v</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>[</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>T</mml:mi>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>≥</mml:mo>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>]</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>≤</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:mn>7</mml:mn>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                  <mml:msqrt>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                  </mml:msqrt>
                </mml:mrow>
                <mml:mi>t</mml:mi>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:mn>7</mml:mn>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:msqrt>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                  </mml:msqrt>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>Setting <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 196 </mml:mn><mml:msup><mml:mi> k </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> forces this exit probability to be ≤1/2. A standard geometric trials argument then confirms that the total expected exploration time satisfies <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="double-struck"> E </mml:mi><mml:mi> v </mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> ≤ </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 392 </mml:mn><mml:msup><mml:mi> k </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> O </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> k </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . </p>
        <fig id="fig7">
          <label>Figure 7</label>
          <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/1200542-rId481.jpeg?20260722021923" />
        </fig>
      </sec>
      <sec id="sec5dot3">
        <title>5.3. Hamiltonian Cube and Phase Decomposition</title>
        <p>To obtain the general <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> O </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> k </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> bound (Theorem 1.3(2)), we control the number of distinct vertices visited by the walk in the worst case, which may scale up to <inline-formula><mml:math><mml:mi> n </mml:mi></mml:math></inline-formula> . The strategy decomposes the walk into phases whose lengths are bounded by the expected hitting times to specific target sets. This decomposition relies on a Hamiltonian cycle in the undirected cube of the graph, a combinatorial property independent of edge orientation.</p>
        <p><bold>Lemma</bold><bold>5.2</bold> (Hamiltonian cycle in <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> G </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> )<bold>.</bold><italic>For</italic><italic>any</italic><italic>connected</italic><italic>undirected</italic><italic>graph</italic><inline-formula><mml:math><mml:mi> G </mml:mi></mml:math></inline-formula> , <italic>the</italic><italic>graph</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> G </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (<italic>where</italic><italic>vertices</italic><italic>are</italic><italic>adjacent</italic><italic>if</italic><italic>their</italic><italic>distance</italic><italic>in</italic><inline-formula><mml:math><mml:mi> G </mml:mi></mml:math></inline-formula><italic>is</italic><italic>at</italic><italic>most</italic> 3) <italic>contains</italic><italic>a</italic><italic>Hamiltonian</italic><italic>cycle.</italic></p>
        <p><italic>Proof.</italic> See [<xref ref-type="bibr" rid="B23">23</xref>]. The proof proceeds via induction on a spanning tree to construct an explicit vertex ordering.</p>
        <fig id="fig8">
          <label>Figure 8</label>
          <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/1200542-rId481.jpeg?20260722021923" />
        </fig>
        <p>Fix a Hamiltonian cycle <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> v </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> v </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:mo> ⋯ </mml:mo><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> v </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> v </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:msub><mml:mi> v </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in the undirected cube of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Γ </mml:mi><mml:mi> α </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Because the underlying digraph is a directed <inline-formula><mml:math><mml:mi> n </mml:mi></mml:math></inline-formula> -cycle, the undirected distances between vertices are given by the minimal arc distance around the cycle, ensuring that <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> d </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> u </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi><mml:mi> d </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi><mml:mi> r </mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> v </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> v </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> i </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> ≤ </mml:mo><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> for all <inline-formula><mml:math><mml:mi> i </mml:mi></mml:math></inline-formula> . Following the frameworks of [<xref ref-type="bibr" rid="B23">23</xref>] and [<xref ref-type="bibr" rid="B25">25</xref>], we implement a phase decomposition of the walk on the original directed <inline-formula><mml:math><mml:mi> n </mml:mi></mml:math></inline-formula> -cycle, utilizing the fixed ordering of the undirected cube to categorize vertices. </p>
        <p><bold>Phase</bold><bold>definition.</bold> At the beginning of phase <inline-formula><mml:math><mml:mi> i </mml:mi></mml:math></inline-formula> , let <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Y </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> denote the set of previously visited vertices. The final vertex visited in phase <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> i </mml:mi><mml:mo> − </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , and its successor on the Hamiltonian cycle according to the fixed ordering is <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> r </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . A vertex <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> v </mml:mi><mml:mi> j </mml:mi></mml:msub><mml:mo> ∉ </mml:mo><mml:msub><mml:mi> Y </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is defined as <italic>good</italic> in phase <inline-formula><mml:math><mml:mi> i </mml:mi></mml:math></inline-formula> if for every <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> ℓ </mml:mi><mml:mo> ≤ </mml:mo><mml:mi> n </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> :</p>
        <disp-formula id="FD30">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>|</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>{</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>v</mml:mi>
                        <mml:mi>j</mml:mi>
                      </mml:msub>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>v</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>j</mml:mi>
                          <mml:mo>+</mml:mo>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msub>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:mo>⋯</mml:mo>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>v</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>j</mml:mi>
                          <mml:mo>+</mml:mo>
                          <mml:mi>ℓ</mml:mi>
                          <mml:mo>−</mml:mo>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>}</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>∩</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>Y</mml:mi>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>|</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>≤</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mi>ℓ</mml:mi>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>,</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>where indices are taken modulo <inline-formula><mml:math><mml:mi> n </mml:mi></mml:math></inline-formula> . Let <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> U </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> denote the set of good vertices, and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> B </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> V </mml:mi><mml:mo> ∖ </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> U </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub><mml:mo> ∪ </mml:mo><mml:msub><mml:mi> Y </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> denote the set of bad vertices. Phase <inline-formula><mml:math><mml:mi> i </mml:mi></mml:math></inline-formula> terminates when the walk either reaches <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> r </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> or hits any vertex in <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> U </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . This configuration ensures that each successive phase either advances along the cycle ordering or discovers a good vertex.</p>
        <p><bold>Lemma</bold><bold>5.3</bold> (Number of phases, [<xref ref-type="bibr" rid="B25">25</xref>])<bold>.</bold> At most <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mi> k </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> phases are required before <inline-formula><mml:math><mml:mi> k </mml:mi></mml:math></inline-formula> distinct vertices are visited. Moreover, if <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> | </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Y </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> | </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> ≤ </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> / </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , then <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> | </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> B </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> | </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> ≤ </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> | </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Y </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> | </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
        <p><italic>Proof.</italic> See [<xref ref-type="bibr" rid="B23">23</xref>] or the original combinatorial formulation in [<xref ref-type="bibr" rid="B25">25</xref>]. </p>
        <fig id="fig9">
          <label>Figure 9</label>
          <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/1200542-rId481.jpeg?20260722021923" />
        </fig>
        <p><bold>Lemma</bold><bold>5.4</bold> (Phase length bound)<bold>.</bold> For a connected Eulerian functional digraph, let <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> W </mml:mi><mml:mo> ⊔ </mml:mo><mml:mi> Z </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:msub><mml:mi> X </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> be a partition such that <inline-formula><mml:math><mml:mi> W </mml:mi></mml:math></inline-formula> induces a connected subgraph, and let <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> s </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:mi> W </mml:mi><mml:mo> ∩ </mml:mo><mml:mo> ∂ </mml:mo><mml:mi> Z </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> under undirected adjacency. Then</p>
        <disp-formula id="FD31">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mtext>H</mml:mtext>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>s</mml:mi>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>Z</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>≤</mml:mo>
              <mml:mn>12</mml:mn>
              <mml:msup>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>W</mml:mi>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:msup>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p><italic>Proof.</italic> We specialize the proof of [<xref ref-type="bibr" rid="B23">23</xref>] to the functional case where <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> m </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> n </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Let</p>
        <disp-formula id="FD32">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>W</mml:mi>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>{</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>v</mml:mi>
                  <mml:mo>∈</mml:mo>
                  <mml:mi>W</mml:mi>
                  <mml:mo>:</mml:mo>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>d</mml:mi>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                  </mml:msup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mi>v</mml:mi>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>≤</mml:mo>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>W</mml:mi>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>}</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:msub>
                <mml:mi>W</mml:mi>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mi>W</mml:mi>
              <mml:mo>∖</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>W</mml:mi>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>Because each vertex in the directed <inline-formula><mml:math><mml:mi> n </mml:mi></mml:math></inline-formula> -cycle satisfies <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> d </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo></mml:msup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> v </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , the condition <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> d </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo></mml:msup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> v </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> ≤ </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mrow><mml:mo> | </mml:mo><mml:mi> W </mml:mi><mml:mo> | </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> holds automatically for all <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> | </mml:mo><mml:mi> W </mml:mi><mml:mo> | </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> ≥ </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Thus, <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> W </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mo> ∅ </mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> W </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> W </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . For any <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> s </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:mi> W </mml:mi><mml:mo> ∩ </mml:mo><mml:mo> ∂ </mml:mo><mml:mi> Z </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , since <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> W </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is empty, we apply the general Eulerian contraction bound from [<xref ref-type="bibr" rid="B23">23</xref>]:</p>
        <disp-formula id="FD33">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mtext>H</mml:mtext>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>s</mml:mi>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>Z</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>≤</mml:mo>
              <mml:msup>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>W</mml:mi>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:msup>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:mn>2</mml:mn>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>|</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>E</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>W</mml:mi>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:msub>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:mi>Z</mml:mi>
                      <mml:mo>∪</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>W</mml:mi>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>|</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>≤</mml:mo>
              <mml:msup>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>W</mml:mi>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:msup>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:mn>2</mml:mn>
              <mml:mo>⋅</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>W</mml:mi>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>⋅</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>W</mml:mi>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mn>5</mml:mn>
              <mml:msup>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>W</mml:mi>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:msup>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>The factor <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mrow><mml:mo> | </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> E </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> W </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> Z </mml:mi><mml:mo> ∪ </mml:mo><mml:msub><mml:mi> W </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> | </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is bounded by <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mn> 4 </mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> | </mml:mo><mml:mi> W </mml:mi><mml:mo> | </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> because each vertex has degree 2 on the underlying cycle. To maintain structural consistency with universal bounds in the literature and account for boundary configurations where <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> W </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is non-empty, we retain the conservative assignment <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mtext> H </mml:mtext><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> s </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> Z </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> ≤ </mml:mo><mml:mn> 12 </mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> | </mml:mo><mml:mi> W </mml:mi><mml:mo> | </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . </p>
        <fig id="fig10">
          <label>Figure 10</label>
          <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/1200542-rId481.jpeg?20260722021923" />
        </fig>
      </sec>
      <sec id="sec5dot4">
        <title>5.4. Proof of Theorem 1.3(2)</title>
        <p><italic>Proof.</italic> If <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:mi> n </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , the expectation <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi mathvariant="double-struck"> E </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is bounded directly by the global cover time, which via Corollary 4.1 satisfies <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi mathvariant="double-struck"> E </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> ≤ </mml:mo><mml:mi> c </mml:mi><mml:msup><mml:mi> n </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup><mml:mo> ≤ </mml:mo><mml:mn> 8 </mml:mn><mml:mi> c </mml:mi><mml:msup><mml:mi> k </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . We therefore assume for the remainder of the proof that <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> ≤ </mml:mo><mml:mi> n </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
        <p>Let <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Φ </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> denote the length of phase <inline-formula><mml:math><mml:mi> i </mml:mi></mml:math></inline-formula> executed prior to visiting <inline-formula><mml:math><mml:mi> k </mml:mi></mml:math></inline-formula> distinct vertices. The phase starts at <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> with target set <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Z </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> r </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> ∪ </mml:mo><mml:msub><mml:mi> U </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , where <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> r </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the successor of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> on the Hamiltonian cycle and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> U </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> represents the good vertices. The complement <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> W </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:msub><mml:mi> Y </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub><mml:mo> ∪ </mml:mo><mml:msub><mml:mi> B </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub><mml:mo> ∖ </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> r </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> satisfies the conditions of Lemma 5.4 with<inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> Z </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:msub><mml:mi> Z </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Because the Hamiltonian cycle lies in the undirected cube <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> G </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , the undirected distance satisfies <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> d </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> u </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi><mml:mi> d </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi><mml:mi> r </mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> r </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> ≤ </mml:mo><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Mapping these tracking constraints to the general Eulerian framework of ([<xref ref-type="bibr" rid="B23">23</xref>], Theorem 1.8, proof), the phase lengths are governed by the quadratic volume of the transient subsets, yielding the conditional estimate:</p>
        <disp-formula id="FD34">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi mathvariant="double-struck">E</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>[</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>Φ</mml:mi>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>Y</mml:mi>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>s</mml:mi>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>]</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>≤</mml:mo>
              <mml:mn>3</mml:mn>
              <mml:mo>×</mml:mo>
              <mml:mn>12</mml:mn>
              <mml:msup>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>Y</mml:mi>
                            <mml:mi>i</mml:mi>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:msup>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mn>144</mml:mn>
              <mml:msup>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>Y</mml:mi>
                        <mml:mi>i</mml:mi>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:msup>
              <mml:mo>≤</mml:mo>
              <mml:mn>144</mml:mn>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:msup>
                <mml:mi>k</mml:mi>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:msup>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>The scalar factor of 3 accounts for the maximum path steps required to transition from <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> to <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> r </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> or to an active vertex in <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> U </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . By Lemma 5.3, at most <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mi> k </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> phases are required to identify <inline-formula><mml:math><mml:mi> k </mml:mi></mml:math></inline-formula> distinct vertices. Summing over the active phases yields:</p>
        <disp-formula id="FD35">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi mathvariant="double-struck">E</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>[</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>T</mml:mi>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>]</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:munderover>
                <mml:mstyle mathsize="140%" displaystyle="true">
                  <mml:mo>∑</mml:mo>
                </mml:mstyle>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>i</mml:mi>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:munderover>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi mathvariant="double-struck">E</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>[</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>Φ</mml:mi>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:mtext>
                     
                  </mml:mtext>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>Y</mml:mi>
                            <mml:mi>i</mml:mi>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>≤</mml:mo>
                      <mml:mi>k</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>]</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>≤</mml:mo>
              <mml:mn>2</mml:mn>
              <mml:mi>k</mml:mi>
              <mml:mo>×</mml:mo>
              <mml:mn>144</mml:mn>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:msup>
                <mml:mi>k</mml:mi>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:msup>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mn>288</mml:mn>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:msup>
                <mml:mi>k</mml:mi>
                <mml:mn>3</mml:mn>
              </mml:msup>
              <mml:mo>,</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>establishing the cubic exploration bound. </p>
        <fig id="fig11">
          <label>Figure 11</label>
          <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/1200542-rId481.jpeg?20260722021923" />
        </fig>
      </sec>
    </sec>
    <sec id="sec6">
      <title>6. Sensitivity of Mixing</title>
      <sec id="sec6dot1">
        <title>6.1. The Sensitivity Dichotomy</title>
        <p>For reversible Markov chains, Peres and Sousi [<xref ref-type="bibr" rid="B26">26</xref>] proved that the mixing time is <italic>robust</italic> to changes of laziness parameters: if the laziness at each vertex is in <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> c </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> c </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> ⊂ </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , the mixing time changes only by a constant multiplicative factor. In this section, we show this robustness <italic>fails</italic> for the Eulerian functional digraphs of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
      </sec>
      <sec id="sec6dot2">
        <title>6.2. The Sensitive Family</title>
        <p>Let <inline-formula><mml:math><mml:mi> n </mml:mi></mml:math></inline-formula> be even and fix <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> α </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msub><mml:mi> S </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> with cycle type <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> / </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> , </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> / </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Label the two directed cycles <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> C </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mo> ⋯ </mml:mo><mml:mo> , </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> / </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> − </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> C </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> / </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> , </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> / </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> + </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mo> ⋯ </mml:mo><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> − </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , both of length <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> / </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , sharing vertex 0. Define the <italic>modified</italic><italic>laziness</italic> assignment:</p>
        <disp-formula id="FD36">
          <label>(6.1)</label>
          <mml:math>
            <mml:mtable columnalign="left">
              <mml:mtr>
                <mml:mtd>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>p</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mtext>lazy</mml:mtext>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mi>v</mml:mi>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>α</mml:mi>
                    <mml:mo>*</mml:mo>
                  </mml:msup>
                  <mml:mo>:</mml:mo>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:mfrac>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msqrt>
                        <mml:mn>5</mml:mn>
                      </mml:msqrt>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mfrac>
                  <mml:mtext>
                     
                  </mml:mtext>
                  <mml:mtext>for</mml:mtext>
                  <mml:mtext>
                     
                  </mml:mtext>
                  <mml:mi>v</mml:mi>
                  <mml:mo>∈</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>C</mml:mi>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:msub>
                  <mml:mtext>
                     
                  </mml:mtext>
                  <mml:mtext>with</mml:mtext>
                  <mml:mtext>
                     
                  </mml:mtext>
                  <mml:mi>v</mml:mi>
                  <mml:mo>∈</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>[</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>n</mml:mi>
                        <mml:mo>/</mml:mo>
                        <mml:mn>4</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>3</mml:mn>
                          <mml:mi>n</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>/</mml:mo>
                        <mml:mn>4</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>]</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>mod</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>n</mml:mi>
                        <mml:mo>/</mml:mo>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                </mml:mtd>
              </mml:mtr>
              <mml:mtr>
                <mml:mtd>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>p</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mtext>lazy</mml:mtext>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mi>v</mml:mi>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:mfrac>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:mfrac>
                  <mml:mtext>
                     
                  </mml:mtext>
                  <mml:mtext>otherwise</mml:mtext>
                  <mml:mo>.</mml:mo>
                </mml:mtd>
              </mml:mtr>
            </mml:mtable>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>At each vertex <inline-formula><mml:math><mml:mi> v </mml:mi></mml:math></inline-formula> , the modified lazy walk stays at <inline-formula><mml:math><mml:mi> v </mml:mi></mml:math></inline-formula> with probability <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> p </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> lazy </mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> v </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and moves to the unique out-neighbour of <inline-formula><mml:math><mml:mi> v </mml:mi></mml:math></inline-formula> on its cycle with probability <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> − </mml:mo><mml:msub><mml:mi> p </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> lazy </mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> v </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; at vertex 0 it also chooses one of the two cycles uniformly at random.</p>
        <p><bold>Remark</bold><bold>6.1.</bold> The choice <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> α </mml:mi><mml:mo> * </mml:mo></mml:msup><mml:mo> = </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mo> / </mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mn> 5 </mml:mn></mml:msqrt><mml:mo> + </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the reciprocal of the golden ratio <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> ϕ </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mn> 5 </mml:mn></mml:msqrt><mml:mo> + </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> / </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . It satisfies <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> / </mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> − </mml:mo><mml:msup><mml:mi> α </mml:mi><mml:mo> * </mml:mo></mml:msup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mn> 5 </mml:mn></mml:msqrt><mml:mo> + </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> / </mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mn> 5 </mml:mn></mml:msqrt><mml:mo> − </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and makes the ratio of expected excursion times <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> r </mml:mi><mml:mo> * </mml:mo></mml:msup><mml:mo> = </mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="double-struck"> E </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> / </mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="double-struck"> E </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 7 </mml:mn><mml:mo> + </mml:mo><mml:mn> 5 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> / </mml:mo><mml:mn> 8 </mml:mn></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> an irrational number whose continued-fraction partial quotients are bounded (in fact by 4). The three-distance theorem (Lemma 6.2) quantifies the distribution of fractional parts <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> k </mml:mi><mml:mi> ξ </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> for an irrational <inline-formula><mml:math><mml:mi> ξ </mml:mi></mml:math></inline-formula> : the maximal gap between consecutive points among <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> ξ </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mi> ξ </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mo> ⋯ </mml:mo><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> n </mml:mi><mml:mi> ξ </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is at most <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi> c </mml:mi><mml:mi> B </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> / </mml:mo><mml:mi> n </mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , and any interval of length <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> / </mml:mo><mml:mi> n </mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> contains at most <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> B </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> points, where <inline-formula><mml:math><mml:mi> B </mml:mi></mml:math></inline-formula> is an upper bound on the partial quotients of <inline-formula><mml:math><mml:mi> ξ </mml:mi></mml:math></inline-formula> . If the partial quotients were unbounded, the constants in these estimates would depend on <inline-formula><mml:math><mml:mi> n </mml:mi></mml:math></inline-formula> in an uncontrollable way (e.g., a huge partial quotient could create a much larger gap). Bounded partial quotients guarantee that the constants <inline-formula><mml:math><mml:mi> c </mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mi> B </mml:mi></mml:math></inline-formula> are absolute (independent of <inline-formula><mml:math><mml:mi> n </mml:mi></mml:math></inline-formula> ), which is essential for the local limit estimates in Lemma 6.3 and ultimately for establishing the polynomial mixing lower bound <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> t </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> m </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi><mml:mi> x </mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> ≥ </mml:mo><mml:mi> c </mml:mi><mml:msup><mml:mi> n </mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mn> 3 </mml:mn><mml:mo> / </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
      </sec>
      <sec id="sec6dot3">
        <title>6.3. Expected Excursion Times</title>
        <p>For the walk <inline-formula><mml:math><mml:mi> X </mml:mi></mml:math></inline-formula> on <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Γ </mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> α </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> with the modified laziness (6.1), define a <italic>round</italic> as the time elapsed from a visit to 0 to the next return to 0 after having first hit the midpoint (<inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> / </mml:mo><mml:mn> 4 </mml:mn></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> for <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> C </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , 3<italic>n</italic>/4 for <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> C </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ). Let <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (respectively <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ) denote the duration of a round on <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> C </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (respectively <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> C </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ). </p>
        <p><bold>Lemma</bold><bold>6.1</bold> (Expected excursion times)<bold>.</bold> There is a function <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> f </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn> 3 </mml:mn><mml:mi> n </mml:mi></mml:mrow><mml:mn> 4 </mml:mn></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> + </mml:mo><mml:mi> O </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mrow><mml:mo> − </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> / </mml:mo><mml:mn> 4 </mml:mn></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> such that</p>
        <disp-formula id="FD37">
          <label>(6.2)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi mathvariant="double-struck">E</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>[</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>T</mml:mi>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:msup>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>]</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:mfrac>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:msup>
                        <mml:mi>α</mml:mi>
                        <mml:mo>*</mml:mo>
                      </mml:msup>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mfrac>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mi>f</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>n</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi mathvariant="double-struck">E</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>[</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>T</mml:mi>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>]</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mn>4</mml:mn>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>f</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>n</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>V</mml:mi>
              <mml:mi>a</mml:mi>
              <mml:mi>r</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>T</mml:mi>
                    <mml:mi>j</mml:mi>
                  </mml:msup>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>≍</mml:mo>
              <mml:mi>n</mml:mi>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>j</mml:mi>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mn>2.</mml:mn>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>In particular, the ratio <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> r </mml:mi><mml:mo> * </mml:mo></mml:msup><mml:mo> : </mml:mo><mml:mo> = </mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="double-struck"> E </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> / </mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="double-struck"> E </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mo> + </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> / </mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> − </mml:mo><mml:msup><mml:mi> α </mml:mi><mml:mo> * </mml:mo></mml:msup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> / </mml:mo><mml:mn> 4 </mml:mn></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is irrational with bounded continued-fraction coefficients.</p>
        <p><italic>Proof.</italic> The expected and variance formulae follow by decomposing each excursion into per-vertex residence times and applying Wald’s identity, exactly as in ([<xref ref-type="bibr" rid="B23">23</xref>], Lemma 4.4). The explicit computation gives</p>
        <disp-formula id="FD38">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>f</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>n</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:mn>3</mml:mn>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mn>4</mml:mn>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>−</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:mn>3</mml:mn>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>⋅</mml:mo>
              <mml:msup>
                <mml:mn>2</mml:mn>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                    <mml:mo>/</mml:mo>
                    <mml:mn>4</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
              </mml:msup>
              <mml:mo>⋅</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>n</mml:mi>
                        <mml:mo>/</mml:mo>
                        <mml:mn>4</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msup>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>n</mml:mi>
                        <mml:mo>/</mml:mo>
                        <mml:mn>4</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msup>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:msup>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>n</mml:mi>
                        <mml:mo>/</mml:mo>
                        <mml:mn>4</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msup>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>,</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>from which the asymptotic <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> f </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn> 3 </mml:mn><mml:mi> n </mml:mi></mml:mrow><mml:mn> 4 </mml:mn></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> + </mml:mo><mml:mi> O </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mrow><mml:mo> − </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> / </mml:mo><mml:mn> 4 </mml:mn></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is immediate. The irrationality of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> r </mml:mi><mml:mo> * </mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> follows from <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> α </mml:mi><mml:mo> * </mml:mo></mml:msup><mml:mo> = </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mo> / </mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mn> 5 </mml:mn></mml:msqrt><mml:mo> + </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , which gives <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> / </mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> − </mml:mo><mml:msup><mml:mi> α </mml:mi><mml:mo> * </mml:mo></mml:msup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mn> 5 </mml:mn></mml:msqrt><mml:mo> + </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> / </mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mn> 5 </mml:mn></mml:msqrt><mml:mo> − </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 3 </mml:mn><mml:mo> + </mml:mo><mml:msqrt><mml:mn> 5 </mml:mn></mml:msqrt></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> / </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , so <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> r </mml:mi><mml:mo> * </mml:mo></mml:msup><mml:mo> = </mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 7 </mml:mn><mml:mo> + </mml:mo><mml:msqrt><mml:mn> 5 </mml:mn></mml:msqrt></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> / </mml:mo><mml:mn> 8 </mml:mn></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , an irrational algebraic number with bounded partial quotients. </p>
        <fig id="fig12">
          <label>Figure 12</label>
          <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/1200542-rId481.jpeg?20260722021923" />
        </fig>
      </sec>
      <sec id="sec6dot4">
        <title>6.4. Three-Distance Theorem and Return-Time Distribution</title>
        <p>Let <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ξ </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi> i </mml:mi><mml:mo> ≥ </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> be i.i.d. Bernoulli (1/2) random variables (indicating which cycle is visited in round <inline-formula><mml:math><mml:mi> i </mml:mi></mml:math></inline-formula> ), let <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> T </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi> i </mml:mi><mml:mo> ≥ </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> T </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi> i </mml:mi><mml:mo> ≥ </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> be independent i.i.d. copies of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> respectively, all mutually independent. Define the <italic>cumulative</italic><italic>round</italic><italic>time</italic></p>
        <disp-formula id="FD39">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>S</mml:mi>
                <mml:mi>k</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:munderover>
                <mml:mstyle mathsize="140%" displaystyle="true">
                  <mml:mo>∑</mml:mo>
                </mml:mstyle>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>i</mml:mi>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:mrow>
                <mml:mi>k</mml:mi>
              </mml:munderover>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>ξ</mml:mi>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:msubsup>
                    <mml:mi>T</mml:mi>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:msubsup>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>ξ</mml:mi>
                        <mml:mi>i</mml:mi>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:msubsup>
                    <mml:mi>T</mml:mi>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msubsup>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>k</mml:mi>
              <mml:mo>≥</mml:mo>
              <mml:mn>1.</mml:mn>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p><bold>Lemma</bold><bold>6.2</bold> (Three-distance theorem)<bold>.</bold><italic>Let</italic><inline-formula><mml:math><mml:mi> ξ </mml:mi></mml:math></inline-formula><italic>be</italic><italic>an</italic><italic>irrational</italic><italic>number</italic><italic>with</italic><italic>all</italic><italic>continued-fraction</italic><italic>partial</italic><italic>quotients</italic><italic>bounded</italic><italic>by</italic><inline-formula><mml:math><mml:mi> B </mml:mi></mml:math></inline-formula><italic>.</italic><italic>Let</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> x </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> k </mml:mi><mml:mi> ξ </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> : </mml:mo><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> k </mml:mi><mml:mi> ξ </mml:mi><mml:mi> mod </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula><italic>.</italic><italic>Then</italic>:</p>
        <p>1) <italic>The</italic><italic>maximum</italic><italic>gap</italic><italic>of</italic><italic>the</italic><italic>sequence</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> x </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:mo> ⋯ </mml:mo><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> x </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula><italic>in</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula><italic>is</italic><italic>at</italic><italic>most</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi> c </mml:mi><mml:mi> B </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> / </mml:mo><mml:mi> n </mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula><italic>for</italic><italic>a</italic><italic>universal</italic><italic>constant</italic><inline-formula><mml:math><mml:mi> c </mml:mi></mml:math></inline-formula><italic>.</italic></p>
        <p>2) <italic>Every</italic><italic>interval</italic><italic>of</italic><italic>length</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> / </mml:mo><mml:mi> n </mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula><italic>in</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula><italic>contains</italic><italic>at</italic><italic>most</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> B </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula><italic>elements</italic><italic>of</italic><italic>the</italic><italic>sequence.</italic></p>
        <p><italic>Proof.</italic> This is a quantitative form of the classical three-distance (Steinhaus) theorem; see ([<xref ref-type="bibr" rid="B21">21</xref>], inequality (3.17)). </p>
        <fig id="fig13">
          <label>Figure 13</label>
          <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/1200542-rId481.jpeg?20260722021923" />
        </fig>
        <p><bold>Lemma</bold><bold>6.3</bold> (Return-time distribution)<bold>.</bold> For the walk <inline-formula><mml:math><mml:mi> X </mml:mi></mml:math></inline-formula> with <italic>modified</italic><italic>laziness</italic> (6.1), for all <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> n </mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mn> 3 </mml:mn><mml:mo> / </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo> / </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 50 </mml:mn></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> , </mml:mo><mml:mtext>   </mml:mtext><mml:mn> 10 </mml:mn><mml:msup><mml:mi> n </mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mn> 3 </mml:mn><mml:mo> / </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ,</p>
        <disp-formula id="FD40">
          <label>(6.3)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:munderover>
                <mml:mstyle mathsize="140%" displaystyle="true">
                  <mml:mo>∑</mml:mo>
                </mml:mstyle>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:mrow>
                <mml:mi>∞</mml:mi>
              </mml:munderover>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>ℙ</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>S</mml:mi>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>≍</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mi>n</mml:mi>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p><italic>Proof.</italic> We work with the walk <inline-formula><mml:math><mml:mi> X </mml:mi></mml:math></inline-formula> on the two-cycle graph <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Γ </mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> α </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> with the modified laziness (5.1). Recall the round construction: between successive visits to the common vertex 0, the walk performs an excursion entirely on <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> C </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> or <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> C </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , with durations <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> respectively. Let <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ξ </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi> i </mml:mi><mml:mo> ≥ </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> be i.i.d. Bernoulli(1/2) (choose <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> C </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> if <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ξ </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> C </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> if 0), independent of the excursion durations. Define</p>
        <disp-formula id="FD41">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>S</mml:mi>
                <mml:mi>k</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:munderover>
                <mml:mstyle mathsize="140%" displaystyle="true">
                  <mml:mo>∑</mml:mo>
                </mml:mstyle>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>i</mml:mi>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:mrow>
                <mml:mi>k</mml:mi>
              </mml:munderover>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>ξ</mml:mi>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:msubsup>
                    <mml:mi>T</mml:mi>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:msubsup>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>ξ</mml:mi>
                        <mml:mi>i</mml:mi>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:msubsup>
                    <mml:mi>T</mml:mi>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msubsup>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>,</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>where <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> T </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi> i </mml:mi><mml:mo> ≥ </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> T </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi> i </mml:mi><mml:mo> ≥ </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are i.i.d. copies of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> respectively, independent of each other and of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ξ </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . The return time to 0 after <inline-formula><mml:math><mml:mi> k </mml:mi></mml:math></inline-formula> rounds is exactly <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> S </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . We aim to prove that for all <inline-formula><mml:math><mml:mi> t </mml:mi></mml:math></inline-formula> in the range <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> n </mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mn> 3 </mml:mn><mml:mo> / </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo> / </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 50 </mml:mn></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> , </mml:mo><mml:mtext>   </mml:mtext><mml:mn> 10 </mml:mn><mml:msup><mml:mi> n </mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mn> 3 </mml:mn><mml:mo> / </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ,</p>
        <disp-formula id="FD42">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:munder>
                <mml:mstyle mathsize="140%" displaystyle="true">
                  <mml:mo>∑</mml:mo>
                </mml:mstyle>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                  <mml:mo>≥</mml:mo>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:mrow>
              </mml:munder>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>ℙ</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>S</mml:mi>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>≍</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mi>n</mml:mi>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p><bold>Step</bold><bold>1</bold><bold>—</bold><bold>Decompose</bold><bold>into</bold><bold>mean</bold><bold>plus</bold><bold>fluctuation.</bold> Write <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> T </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi><mml:mi> j </mml:mi></mml:msubsup><mml:mo> = </mml:mo><mml:msub><mml:mi> μ </mml:mi><mml:mi> j </mml:mi></mml:msub><mml:mo> + </mml:mo><mml:msubsup><mml:mi> D </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi><mml:mi> j </mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , where <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> μ </mml:mi><mml:mi> j </mml:mi></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi mathvariant="double-struck"> E </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> T </mml:mi><mml:mi> j </mml:mi></mml:msup></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> D </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi><mml:mi> j </mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are zero-mean fluctuations. From Lemma 6.1, </p>
        <p><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> μ </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mo> + </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> / </mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> − </mml:mo><mml:msup><mml:mi> α </mml:mi><mml:mo> * </mml:mo></mml:msup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mi> f </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> μ </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 4 </mml:mn><mml:mi> f </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> V </mml:mi><mml:mi> a </mml:mi><mml:mi> r </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> D </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi><mml:mi> j </mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> ≍ </mml:mo><mml:mi> n </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Let <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> L </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msubsup><mml:mo> ∑ </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> i </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow><mml:mi> k </mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ξ </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mrow></mml:math></inline-formula> be the number of rounds on <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> C </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> among the first <inline-formula><mml:math><mml:mi> k </mml:mi></mml:math></inline-formula> . Then</p>
        <disp-formula id="FD43">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>S</mml:mi>
                <mml:mi>k</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>L</mml:mi>
                <mml:mi>k</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:msub>
                <mml:mi>μ</mml:mi>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>L</mml:mi>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>μ</mml:mi>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:munderover>
                <mml:mstyle mathsize="140%" displaystyle="true">
                  <mml:mo>∑</mml:mo>
                </mml:mstyle>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>i</mml:mi>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:mrow>
                <mml:mi>k</mml:mi>
              </mml:munderover>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>ξ</mml:mi>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:msubsup>
                    <mml:mi>D</mml:mi>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:msubsup>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>ξ</mml:mi>
                        <mml:mi>i</mml:mi>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:msubsup>
                    <mml:mi>D</mml:mi>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msubsup>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mi>k</mml:mi>
              <mml:msub>
                <mml:mi>μ</mml:mi>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>L</mml:mi>
                <mml:mi>k</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>μ</mml:mi>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>μ</mml:mi>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>Y</mml:mi>
                <mml:mi>k</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>,</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD44">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>Y</mml:mi>
                <mml:mi>k</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mstyle displaystyle="true">
                <mml:msubsup>
                  <mml:mo>∑</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                    <mml:mo>=</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                </mml:msubsup>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>ξ</mml:mi>
                        <mml:mi>i</mml:mi>
                      </mml:msub>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mi>D</mml:mi>
                        <mml:mi>i</mml:mi>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:msubsup>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                          <mml:mo>−</mml:mo>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>ξ</mml:mi>
                            <mml:mi>i</mml:mi>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mi>D</mml:mi>
                        <mml:mi>i</mml:mi>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msubsup>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
              </mml:mstyle>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p><bold>Step</bold><bold>2</bold><bold>—</bold><bold>L</bold><bold>ocal</bold><bold>CLT</bold><bold>for</bold><bold>the</bold><bold>fluctuations.</bold> Because <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> D </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi><mml:mi> j </mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> have finite variance of order <inline-formula><mml:math><mml:mi> n </mml:mi></mml:math></inline-formula> and are independent, we apply a local central limit theorem for lattice distributions (see e.g. [<xref ref-type="bibr" rid="B31">31</xref>]). For any integers <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> y </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> with <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> | </mml:mo><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> | </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> , </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> | </mml:mo><mml:mi> y </mml:mi><mml:mo> | </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> O </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> n </mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> / </mml:mo><mml:mn> 4 </mml:mn></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> ≍ </mml:mo><mml:msqrt><mml:mi> n </mml:mi></mml:msqrt></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , the binomial distribution of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> L </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and the conditional distribution of the fluctuation <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Y </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> yield:</p>
        <disp-formula id="FD45">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>ℙ</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>L</mml:mi>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>/</mml:mo>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>≍</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mrow>
                  <mml:msqrt>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                  </mml:msqrt>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:msup>
                <mml:mtext>e</mml:mtext>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                      <mml:msup>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msup>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>/</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
              </mml:msup>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>ℙ</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>Y</mml:mi>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:mi>y</mml:mi>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>L</mml:mi>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>≍</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mrow>
                  <mml:msqrt>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>k</mml:mi>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msqrt>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:msup>
                <mml:mtext>e</mml:mtext>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msup>
                        <mml:mi>y</mml:mi>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msup>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>/</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mi>V</mml:mi>
                          <mml:mi>a</mml:mi>
                          <mml:mi>r</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mi>D</mml:mi>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
              </mml:msup>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>The constants implicit in <inline-formula><mml:math><mml:mo> ≍ </mml:mo></mml:math></inline-formula> are absolute because the component distributions possess bounded third moments, ensuring uniform convergence bounds in the local limit regimes.</p>
        <p><bold>Step</bold><bold>3</bold><bold>—</bold><bold>Reformulate</bold><bold>the</bold><bold>event</bold><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> S </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula><bold>.</bold> From the structural decomposition, the target configuration satisfies:</p>
        <disp-formula id="FD46">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>S</mml:mi>
                <mml:mi>k</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mi>t</mml:mi>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mo>⇔</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>k</mml:mi>
              <mml:msub>
                <mml:mi>μ</mml:mi>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>L</mml:mi>
                <mml:mi>k</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>μ</mml:mi>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>μ</mml:mi>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>Y</mml:mi>
                <mml:mi>k</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mi>t</mml:mi>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>Let <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> d </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:msub><mml:mi> μ </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> − </mml:mo><mml:msub><mml:mi> μ </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Note that <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> d </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:msub><mml:mi> μ </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> r </mml:mi><mml:mo> * </mml:mo></mml:msup><mml:mo> − </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> where <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> r </mml:mi><mml:mo> * </mml:mo></mml:msup><mml:mo> = </mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> μ </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> / </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> μ </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 7 </mml:mn><mml:mo> + </mml:mo><mml:mn> 5 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> / </mml:mo><mml:mn> 8 </mml:mn></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , which is an algebraic irrational with bounded partial quotients. Set <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> ι </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> d </mml:mi><mml:mo> / </mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> μ </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> + </mml:mo><mml:msub><mml:mi> μ </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> r </mml:mi><mml:mo> * </mml:mo></mml:msup><mml:mo> − </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> / </mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> r </mml:mi><mml:mo> * </mml:mo></mml:msup><mml:mo> + </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , which shares this Diophantine property. Isolating the excursion count yields:</p>
        <disp-formula id="FD47">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>L</mml:mi>
                <mml:mi>k</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mi>k</mml:mi>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>μ</mml:mi>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>Y</mml:mi>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>μ</mml:mi>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:mi>d</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>Let <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:msub><mml:mi> L </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub><mml:mo> − </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> / </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> M </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> μ </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> + </mml:mo><mml:msub><mml:mi> μ </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> / </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> ≍ </mml:mo><mml:mi> n </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . This simplifies to the Diophantine balance equation:</p>
        <disp-formula id="FD48">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>x</mml:mi>
              <mml:mi>d</mml:mi>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>Y</mml:mi>
                <mml:mi>k</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mi>t</mml:mi>
              <mml:mo>−</mml:mo>
              <mml:mi>k</mml:mi>
              <mml:mi>M</mml:mi>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p><bold>Step</bold><bold>4</bold><bold>—</bold><bold>Scaling</bold><bold>and</bold><bold>index</bold><bold>localization.</bold> Observe that <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> M </mml:mi><mml:mo> ≍ </mml:mo><mml:mi> n </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . For <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> c </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:msup><mml:mi> n </mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mn> 3 </mml:mn><mml:mo> / </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> c </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:msup><mml:mi> n </mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mn> 3 </mml:mn><mml:mo> / </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , the condition <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> | </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> − </mml:mo><mml:mi> k </mml:mi><mml:mi> M </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> | </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> ≤ </mml:mo><mml:mi> C </mml:mi><mml:msup><mml:mi> n </mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mn> 3 </mml:mn><mml:mo> / </mml:mo><mml:mn> 4 </mml:mn></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> restricts the admissible range of <inline-formula><mml:math><mml:mi> k </mml:mi></mml:math></inline-formula> to an index band of width <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> | </mml:mo><mml:mi mathvariant="script"> K </mml:mi><mml:mo> | </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> O </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> centered around <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> / </mml:mo><mml:mi> M </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ≍ </mml:mo><mml:msqrt><mml:mi> n </mml:mi></mml:msqrt></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Let <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> γ </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> M </mml:mi><mml:mo> / </mml:mo><mml:mi> d </mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Because <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> r </mml:mi><mml:mo> * </mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> has bounded partial quotients, <inline-formula><mml:math><mml:mi> γ </mml:mi></mml:math></inline-formula> is likewise badly approximable. Rewriting the balance equation as:</p>
        <disp-formula id="FD49">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>x</mml:mi>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                  <mml:mi>M</mml:mi>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>Y</mml:mi>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mi>d</mml:mi>
              </mml:mfrac>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>implies that for an integer solution <inline-formula><mml:math><mml:mi> x </mml:mi></mml:math></inline-formula> to exist, the localized index <inline-formula><mml:math><mml:mi> k </mml:mi></mml:math></inline-formula> must satisfy:</p>
        <disp-formula id="FD50">
          <mml:math display="inline">
            <mml:mrow>
              <mml:mi>d</mml:mi>
              <mml:mi>i</mml:mi>
              <mml:mi>s</mml:mi>
              <mml:mi>t</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                  <mml:mi>γ</mml:mi>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>ℤ</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>≤</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>Y</mml:mi>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>d</mml:mi>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>≤</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>C</mml:mi>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>3</mml:mn>
                        <mml:mo>/</mml:mo>
                        <mml:mn>4</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msup>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>/</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>d</mml:mi>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>≍</mml:mo>
              <mml:msup>
                <mml:mi>n</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>/</mml:mo>
                    <mml:mn>4</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
              </mml:msup>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>By the Three-Distance Theorem applied to the irrational rotation <inline-formula><mml:math><mml:mi> γ </mml:mi></mml:math></inline-formula> , the elements <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> k </mml:mi><mml:mi> γ </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:mi mathvariant="script"> K </mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are well-spaced. Since <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> | </mml:mo><mml:mi mathvariant="script"> K </mml:mi><mml:mo> | </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> O </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> due to the tight restriction on <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> | </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> − </mml:mo><mml:mi> k </mml:mi><mml:mi> M </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> | </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , the number of active indices <inline-formula><mml:math><mml:mi> k </mml:mi></mml:math></inline-formula> simultaneously satisfying the scaling constraints is rigidly bounded by an absolute constant.</p>
        <p><bold>Step</bold><bold>5</bold><bold>—</bold><bold>Counting</bold><bold>admissible</bold><bold>triples</bold><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"><mml:mi> k </mml:mi></mml:mstyle><mml:mo> , </mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"><mml:mi> x </mml:mi></mml:mstyle><mml:mo> , </mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"><mml:mi> y </mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula><bold>and</bold><bold>upper</bold><bold>bound.</bold> Let <inline-formula><mml:math><mml:mi mathvariant="script"> K </mml:mi></mml:math></inline-formula> be the set of valid indices. For each fixed <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:mi mathvariant="script"> K </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , the balance equation <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> x </mml:mi><mml:mi> d </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo><mml:msub><mml:mi> Y </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> − </mml:mo><mml:mi> k </mml:mi><mml:mi> M </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> determines <inline-formula><mml:math><mml:mi> x </mml:mi></mml:math></inline-formula> uniquely for a given fluctuation value <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Y </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Because the spacing between distinct values of <inline-formula><mml:math><mml:mi> x </mml:mi></mml:math></inline-formula> is <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> d </mml:mi><mml:mo> ≍ </mml:mo><mml:mi> n </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , and the LCLT restricts the fluctuation scale to <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> | </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Y </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> | </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> O </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> n </mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mn> 3 </mml:mn><mml:mo> / </mml:mo><mml:mn> 4 </mml:mn></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , there exists at most one admissible integer value for <inline-formula><mml:math><mml:mi> x </mml:mi></mml:math></inline-formula> per active index. Compounding the joint probabilities via conditioning yields:</p>
        <disp-formula id="FD51">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>ℙ</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>L</mml:mi>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>/</mml:mo>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>⋅</mml:mo>
              <mml:mi>ℙ</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>Y</mml:mi>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:mi>y</mml:mi>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>L</mml:mi>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>≍</mml:mo>
              <mml:msup>
                <mml:mi>n</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>/</mml:mo>
                    <mml:mn>4</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
              </mml:msup>
              <mml:mo>⋅</mml:mo>
              <mml:msup>
                <mml:mi>n</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>3</mml:mn>
                    <mml:mo>/</mml:mo>
                    <mml:mn>4</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
              </mml:msup>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msup>
                <mml:mi>n</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:mrow>
              </mml:msup>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>Summing this evaluation over the finite set <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> | </mml:mo><mml:mi mathvariant="script"> K </mml:mi><mml:mo> | </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> O </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> yields the upper bound:</p>
        <disp-formula id="FD52">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:munder>
                <mml:mstyle mathsize="140%" displaystyle="true">
                  <mml:mo>∑</mml:mo>
                </mml:mstyle>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                  <mml:mo>≥</mml:mo>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:mrow>
              </mml:munder>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>ℙ</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>S</mml:mi>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>≤</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>C</mml:mi>
                <mml:mn>0</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:msup>
                <mml:mi>n</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:mrow>
              </mml:msup>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>Conversely, by the uniform distribution properties of badly approximable numbers, the set <inline-formula><mml:math><mml:mi mathvariant="script"> K </mml:mi></mml:math></inline-formula> contains at least one index <inline-formula><mml:math><mml:mi> k </mml:mi></mml:math></inline-formula> for which <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> d </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi><mml:mi> s </mml:mi><mml:mi> t </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> k </mml:mi><mml:mi> γ </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> ℤ </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> ≤ </mml:mo><mml:mi> O </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> n </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> − </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> / </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . For this target index, the LCLT guarantees non-zero probability mass at the center of the fluctuation distribution, yielding a matching lower bound of order <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> n </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> − </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Thus, summing over all configurations validates the tight asymptotic equivalence:</p>
        <disp-formula id="FD53">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:munderover>
                <mml:mstyle mathsize="140%" displaystyle="true">
                  <mml:mo>∑</mml:mo>
                </mml:mstyle>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:mrow>
                <mml:mi>∞</mml:mi>
              </mml:munderover>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>ℙ</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>S</mml:mi>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>≍</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mi>n</mml:mi>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>,</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>completing the proof. </p>
        <fig id="fig14">
          <label>Figure 14</label>
          <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/1200542-rId481.jpeg?20260722021923" />
        </fig>
      </sec>
      <sec id="sec6dot5">
        <title>6.5. Proof of Theorem 1.5</title>
        <p><bold>Upper</bold><bold>bound.</bold> We construct a coupling between <inline-formula><mml:math><mml:mi> X </mml:mi></mml:math></inline-formula> (the walk with modified laziness) and an auxiliary walk <inline-formula><mml:math><mml:mi> Y </mml:mi></mml:math></inline-formula> whose successive excursions from 0 are i.i.d. copies of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> or <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , chosen by an independent coin flip (as in Definition 6.2 below). By a coupling argument entirely analogous to [<xref ref-type="bibr" rid="B23">23</xref>], the coupling succeeds with probability <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> − </mml:mo><mml:mi> O </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> e </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> − </mml:mo><mml:mi> c </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> over any time interval of length <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> n </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Lemma 6.3 then gives: for all <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> n </mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mn> 3 </mml:mn><mml:mo> / </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo> / </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 10 </mml:mn></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 10 </mml:mn><mml:msup><mml:mi> n </mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mn> 3 </mml:mn><mml:mo> / </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and all vertices <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> y </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ,</p>
        <disp-formula id="FD54">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msup>
                <mml:mi>P</mml:mi>
                <mml:mi>t</mml:mi>
              </mml:msup>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>y</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>≍</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mi>n</mml:mi>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mi>π</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>y</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>,</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>which implies <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> | </mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> P </mml:mi><mml:mi> t </mml:mi></mml:msup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> y </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi> π </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> y </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo> − </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> | </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> ≤ </mml:mo><mml:mi> c </mml:mi><mml:mo> &lt; </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> uniformly. Sub-multiplicativity of the total variation distance then gives <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> t </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> m </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi><mml:mi> x </mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> ≤ </mml:mo><mml:msub><mml:mi> t </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> u </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi><mml:mi> f </mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> ≲ </mml:mo><mml:msup><mml:mi> n </mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mn> 3 </mml:mn><mml:mo> / </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
        <p><bold>Lower</bold><bold>bound.</bold> Let <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> ε </mml:mi><mml:msup><mml:mi> n </mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mn> 3 </mml:mn><mml:mo> / </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> for <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> ε </mml:mi><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> small. By time <inline-formula><mml:math><mml:mi> t </mml:mi></mml:math></inline-formula> at most <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> k </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> ≤ </mml:mo><mml:mi> c </mml:mi><mml:msqrt><mml:mi> n </mml:mi></mml:msqrt></mml:mrow></mml:math></inline-formula> rounds are completed. Let <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> ℓ </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> r </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> denote the number of left (<inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> C </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ) and right (<inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> C </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ) rounds among the first <inline-formula><mml:math><mml:mi> k </mml:mi></mml:math></inline-formula> rounds. Since <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> ℓ </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> − </mml:mo><mml:mi> r </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is a simple random walk on <inline-formula><mml:math><mml:mi> ℤ </mml:mi></mml:math></inline-formula> , Doob’s maximal inequality gives</p>
        <disp-formula id="FD55">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>ℙ</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:munder>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>max</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>k</mml:mi>
                      <mml:mo>≤</mml:mo>
                      <mml:mi>c</mml:mi>
                      <mml:msqrt>
                        <mml:mi>n</mml:mi>
                      </mml:msqrt>
                    </mml:mrow>
                  </mml:munder>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>ℓ</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:mi>r</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>≥</mml:mo>
                  <mml:mi>C</mml:mi>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                        <mml:mo>/</mml:mo>
                        <mml:mn>4</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msup>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>≤</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>c</mml:mi>
                  <mml:msqrt>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                  </mml:msqrt>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>C</mml:mi>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                  <mml:msqrt>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                  </mml:msqrt>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mi>c</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>C</mml:mi>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>On the complement, <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> | </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> ℓ </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> − </mml:mo><mml:mi> r </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> | </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> ≤ </mml:mo><mml:mi> C </mml:mi><mml:msup><mml:mi> n </mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> / </mml:mo><mml:mn> 4 </mml:mn></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> for all <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> ≤ </mml:mo><mml:mi> c </mml:mi><mml:msqrt><mml:mi> n </mml:mi></mml:msqrt></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Combined with a concentration inequality for the martingale <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> M </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msubsup><mml:mo> ∑ </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> i </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow><mml:mi> k </mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ξ </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi> T </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mo> + </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> − </mml:mo><mml:msub><mml:mi> ξ </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> T </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msubsup><mml:mo> − </mml:mo><mml:mi> ℓ </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mi mathvariant="double-struck"> E </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> − </mml:mo><mml:mi> r </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mi mathvariant="double-struck"> E </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (which has <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mtext> Var </mml:mtext><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> M </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> ≍ </mml:mo><mml:mi> k </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ), and Lemma 6.2 (which shows the walk’s position is concentrated on a set of size<inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mtext></mml:mtext><mml:mo> ≍ </mml:mo><mml:mi> ε </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in each cycle), one deduces <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ‖ </mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> P </mml:mi><mml:mi> t </mml:mi></mml:msup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mo> ⋅ </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> − </mml:mo><mml:mi> π </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ‖ </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi> T </mml:mi><mml:mi> V </mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> ≥ </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> − </mml:mo><mml:mi> c </mml:mi><mml:mi> ε </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Choosing <inline-formula><mml:math><mml:mi> ε </mml:mi></mml:math></inline-formula> small enough gives <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> t </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> mix </mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> ≥ </mml:mo><mml:msub><mml:mi> c </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:msup><mml:mi> n </mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mn> 3 </mml:mn><mml:mo> / </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . When all vertices have laziness 1/2, the walk on each <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> / </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> -cycle is the standard lazy directed-cycle walk, with mixing time <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mo> ≍ </mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> / </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup><mml:mo> ≍ </mml:mo><mml:msup><mml:mi> n </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , giving <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> t </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> mix </mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> ≍ </mml:mo><mml:msup><mml:mi> n </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> for the two-cycle walk. </p>
        <fig id="fig15">
          <label>Figure 15</label>
          <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/1200542-rId481.jpeg?20260722021923" />
        </fig>
        <p><bold>Definition</bold><bold>6.2.</bold> In the coupling used in the upper bound proof, define <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Y </mml:mi><mml:mi> t </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> ≥ </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> as the walk that at the start of each excursion from 0 independently chooses cycle <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> C </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (with probability 1/2) or <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> C </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (with probability 1/2) and completes one full excursion on that cycle before returning to 0. The excursion lengths are i.i.d. copies of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> or <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> as appropriate.</p>
      </sec>
    </sec>
    <sec id="sec7">
      <title>Acknowledgements</title>
      <p>The authors are grateful to the anonymous referees for careful reading and constructive suggestions that substantially improved the presentation. </p>
    </sec>
  </body>
  <back>
    <ref-list>
      <title>References</title>
      <ref id="B1">
        <label>1.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Mazorchuk, V. and Ganyushkin, O. (2009) Classical Finite Transformation Semigroups: An Introduction. Algebra and Applications, Vol. 9. Springer.</mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Mazorchuk, V.</string-name>
              <string-name>Ganyushkin, O.</string-name>
              <string-name>Applications, V</string-name>
            </person-group>
            <year>2009</year>
            <article-title>Classical Finite Transformation Semigroups: An Introduction</article-title>
            <source>Algebra and Applications</source>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B2">
        <label>2.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Ugbene, I.J., Bakare, G.N. and Ibrahim, G.R. (2019) Conjugacy Classes of the Order-Preserving and Order-Decreasing Partial One-to-One Transformation Semigroups. FUTMINA.</mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Ugbene, I.J.</string-name>
              <string-name>Bakare, G.N.</string-name>
              <string-name>Ibrahim, G.R.</string-name>
            </person-group>
            <year>2019</year>
            <article-title>Conjugacy Classes of the Order-Preserving and Order-Decreasing Partial One-to-One Transformation Semigroups</article-title>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B3">
        <label>3.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="journal">Ugbene, I.J. and Makanjuola, S.O. (2012) On the Number of Conjugacy Classes in the Injective Order-Preserving Transformation Semigroup. <italic>Icastor</italic><italic>Journal of Mathematical Science</italic><italic>s</italic>, 6, No. 1.</mixed-citation>
          <element-citation publication-type="journal">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Ugbene, I.J.</string-name>
              <string-name>Makanjuola, S.O.</string-name>
            </person-group>
            <year>2012</year>
            <article-title>On the Number of Conjugacy Classes in the Injective Order-Preserving Transformation Semigroup</article-title>
            <source>Icastor Journal of Mathematical Sciences</source>
            <volume>6</volume>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B4">
        <label>4.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="journal">Ugbene, I.J., Makanjuola, S.O. and Eze, E.O. (2013) On the Number of Conjugacy Classes in the Injective Order-Decreasing Transformation Semigroup. <italic>Pacific Journal of Science and Technology</italic>, 14, 182-186.</mixed-citation>
          <element-citation publication-type="journal">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Ugbene, I.J.</string-name>
              <string-name>Makanjuola, S.O.</string-name>
              <string-name>Eze, E.O.</string-name>
            </person-group>
            <year>2013</year>
            <article-title>On the Number of Conjugacy Classes in the Injective Order-Decreasing Transformation Semigroup</article-title>
            <source>Pacific Journal of Science and Technology</source>
            <volume>14</volume>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B5">
        <label>5.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="journal">Ugbene, I.J. and Mbah, M.A. (2015) On the Combinatorial Properties of Nilpotent and Idempotent Conjugacy Classes of the Injective Order-Decreasing Transformation Semigroup. <italic>FULafia</italic><italic>Journal of Science and Technology</italic>, 1, 91-94.</mixed-citation>
          <element-citation publication-type="journal">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Ugbene, I.J.</string-name>
              <string-name>Mbah, M.A.</string-name>
            </person-group>
            <year>2015</year>
            <article-title>On the Combinatorial Properties of Nilpotent and Idempotent Conjugacy Classes of the Injective Order-Decreasing Transformation Semigroup</article-title>
            <source>FULafia Journal of Science and Technology</source>
            <volume>1</volume>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B6">
        <label>6.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Ugbene, I.J. (2025) On the Combinatorial Results of the Labelled Rooted Trees of Some Subsemigroups of the Full Contraction Transformations. <italic>Scientia</italic><italic>Africana</italic>, 24, 61-68. https://doi.org/10.4314/sa.v24i2.7 <pub-id pub-id-type="doi">10.4314/sa.v24i2.7</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.4314/sa.v24i2.7">https://doi.org/10.4314/sa.v24i2.7</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Ugbene, I.J.</string-name>
            </person-group>
            <year>2025</year>
            <article-title>On the Combinatorial Results of the Labelled Rooted Trees of Some Subsemigroups of the Full Contraction Transformations</article-title>
            <source>Scientia Africana</source>
            <volume>24</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.4314/sa.v24i2.7</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B7">
        <label>7.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Ugbene, I.J. and Utoyo, T.O. (2025) Combinatorial Properties of the Labelled Rooted Trees of the Functional Digraph of the Identity Difference Full Transformation Semigroups. <italic>Scientia</italic><italic>Africana</italic>, 24, 43-50. https://doi.org/10.4314/sa.v24i2.5 <pub-id pub-id-type="doi">10.4314/sa.v24i2.5</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.4314/sa.v24i2.5">https://doi.org/10.4314/sa.v24i2.5</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Ugbene, I.J.</string-name>
              <string-name>Utoyo, T.O.</string-name>
            </person-group>
            <year>2025</year>
            <article-title>Combinatorial Properties of the Labelled Rooted Trees of the Functional Digraph of the Identity Difference Full Transformation Semigroups</article-title>
            <source>Scientia Africana</source>
            <volume>24</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.4314/sa.v24i2.5</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B8">
        <label>8.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Harris, B. (1960) Probability Distributions Related to Random Mappings. <italic>The</italic><italic>Annals</italic><italic>of</italic><italic>Mathematical</italic><italic>Statistics</italic>, 31, 1045-1062. https://doi.org/10.1214/aoms/1177705677 <pub-id pub-id-type="doi">10.1214/aoms/1177705677</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1214/aoms/1177705677">https://doi.org/10.1214/aoms/1177705677</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Harris, B.</string-name>
            </person-group>
            <year>1960</year>
            <article-title>Probability Distributions Related to Random Mappings</article-title>
            <source>The Annals of Mathematical Statistics</source>
            <volume>31</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1214/aoms/1177705677</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B9">
        <label>9.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Harary, F. (1959) The Number of Functional Digraphs. <italic>Mathematische</italic><italic>Annalen</italic>, 138, 203-210. https://doi.org/10.1007/bf01342903 <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/bf01342903</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1007/bf01342903">https://doi.org/10.1007/bf01342903</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Harary, F.</string-name>
            </person-group>
            <year>1959</year>
            <article-title>The Number of Functional Digraphs</article-title>
            <source>Mathematische Annalen</source>
            <volume>138</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/bf01342903</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B10">
        <label>10.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="journal">Howie, J.M. (1966) The Subsemigroup Generated by the Idempotents of a Full Transformation Semigroup. <italic>Journal</italic><italic>of</italic><italic>the</italic><italic>London</italic><italic>Mathematical</italic><italic>Society</italic>, 1, 707-716. https://doi.org/10.1112/jlms/s1-41.1.707 <pub-id pub-id-type="doi">10.1112/jlms/s1-41.1.707</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1112/jlms/s1-41.1.707">https://doi.org/10.1112/jlms/s1-41.1.707</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="journal">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Howie, J.M.</string-name>
            </person-group>
            <year>1966</year>
            <article-title>The Subsemigroup Generated by the Idempotents of a Full Transformation Semigroup</article-title>
            <source>Journal of the London Mathematical Society</source>
            <volume>1</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1112/jlms/s1-41.1.707</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B11">
        <label>11.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="confproc">Howie, J.M. (1978) Idempotent Generators in Finite Full Transformation Semigroups. <italic>Proceedings</italic><italic>of</italic><italic>the</italic><italic>Royal</italic><italic>Society</italic><italic>of</italic><italic>Edinburgh</italic>: <italic>Section</italic><italic>A</italic><italic>Mathematics</italic>, 81, 317-323. https://doi.org/10.1017/s0308210500010647 <pub-id pub-id-type="doi">10.1017/s0308210500010647</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1017/s0308210500010647">https://doi.org/10.1017/s0308210500010647</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="confproc">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Howie, J.M.</string-name>
            </person-group>
            <year>1978</year>
            <article-title>Idempotent Generators in Finite Full Transformation Semigroups</article-title>
            <source>Proceedings of the Royal Society of Edinburgh: Section A Mathematics</source>
            <volume>81</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1017/s0308210500010647</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B12">
        <label>12.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="journal">Jeff, U.I., Suraju, O.O. and Ugochukwu, N.R. (2022) Digraph of the Full Transformation Semigroup. <italic>Journal</italic><italic>of</italic><italic>Discrete</italic><italic>Mathematical</italic><italic>Sciences</italic><italic>and</italic><italic>Cryptography</italic>, 25, 2457-2465. https://doi.org/10.1080/09720529.2020.1862955 <pub-id pub-id-type="doi">10.1080/09720529.2020.1862955</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1080/09720529.2020.1862955">https://doi.org/10.1080/09720529.2020.1862955</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="journal">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Jeff, U.I.</string-name>
              <string-name>Suraju, O.O.</string-name>
              <string-name>Ugochukwu, N.R.</string-name>
            </person-group>
            <year>2022</year>
            <article-title>Digraph of the Full Transformation Semigroup</article-title>
            <source>Journal of Discrete Mathematical Sciences and Cryptography</source>
            <volume>25</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1080/09720529.2020.1862955</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B13">
        <label>13.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">East, J., Gadouleau, M. and Mitchell, J.D. (2019) Structural Aspects of Semigroups Based on Digraphs. <italic>Algebraic</italic><italic>Combinatorics</italic>, 2, 711-733. https://doi.org/10.5802/alco.56 <pub-id pub-id-type="doi">10.5802/alco.56</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.5802/alco.56">https://doi.org/10.5802/alco.56</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>East, J.</string-name>
              <string-name>Gadouleau, M.</string-name>
              <string-name>Mitchell, J.D.</string-name>
            </person-group>
            <year>2019</year>
            <article-title>Structural Aspects of Semigroups Based on Digraphs</article-title>
            <source>Algebraic Combinatorics</source>
            <volume>2</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.5802/alco.56</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B14">
        <label>14.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Yang, X. and Yang, H. (2006) Maximal Regular Subsemibands of Singn. <italic>Semigroup</italic><italic>Forum</italic>, 72, 75-93. https://doi.org/10.1007/s00233-005-0103-2 <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s00233-005-0103-2</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1007/s00233-005-0103-2">https://doi.org/10.1007/s00233-005-0103-2</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Yang, X.</string-name>
              <string-name>Yang, H.</string-name>
            </person-group>
            <year>2006</year>
            <article-title>Maximal Regular Subsemibands of Singn</article-title>
            <source>Semigroup Forum</source>
            <volume>72</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s00233-005-0103-2</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B15">
        <label>15.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="journal">Yang, X. and Yang, H. (2009) Isomorphisms of Transformation Semigroups Associated with Simple Digraphs. <italic>Asian</italic>- <italic>European</italic><italic>Journal</italic><italic>of</italic><italic>Mathematics</italic>, 2, 727-737. https://doi.org/10.1142/s1793557109000601 <pub-id pub-id-type="doi">10.1142/s1793557109000601</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1142/s1793557109000601">https://doi.org/10.1142/s1793557109000601</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="journal">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Yang, X.</string-name>
              <string-name>Yang, H.</string-name>
            </person-group>
            <year>2009</year>
            <article-title>Isomorphisms of Transformation Semigroups Associated with Simple Digraphs</article-title>
            <source>Asian-European Journal of Mathematics</source>
            <volume>2</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1142/s1793557109000601</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B16">
        <label>16.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Wright, S.E. (2007) Lengths of Paths and Cycles in Zero-Divisor Graphs and Digraphs of Semigroups. <italic>Communications</italic><italic>in</italic><italic>Algebra</italic>, 35, 1987-1991. https://doi.org/10.1080/00927870701247146 <pub-id pub-id-type="doi">10.1080/00927870701247146</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1080/00927870701247146">https://doi.org/10.1080/00927870701247146</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Wright, S.E.</string-name>
            </person-group>
            <year>2007</year>
            <article-title>Lengths of Paths and Cycles in Zero-Divisor Graphs and Digraphs of Semigroups</article-title>
            <source>Communications in Algebra</source>
            <volume>35</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1080/00927870701247146</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B17">
        <label>17.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="web">Aldous, D. and Fill, J. (2002) Reversible Markov Chains and Random Walks on Graphs. Monograph in Preparation. http://www.stat.berkeley.edu/~aldous/RWG/book.html</mixed-citation>
          <element-citation publication-type="web">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Aldous, D.</string-name>
              <string-name>Fill, J.</string-name>
            </person-group>
            <year>2002</year>
            <article-title>Reversible Markov Chains and Random Walks on Graphs</article-title>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B18">
        <label>18.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="book">Chartrand, G. and Lesniak, L. (2016) Graphs and Digraphs. 6th Edition, Wadsworth and Brooks/Cole.</mixed-citation>
          <element-citation publication-type="book">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Chartrand, G.</string-name>
              <string-name>Lesniak, L.</string-name>
              <string-name>Edition, W</string-name>
            </person-group>
            <year>2016</year>
            <article-title>Graphs and Digraphs</article-title>
            <source>6th Edition</source>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B19">
        <label>19.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="journal">Kahn, J.D., Linial, N., Nisan, N. and Saks, M.E. (1989) On the Cover Time of Random Walks on Graphs. <italic>Journal</italic><italic>of</italic><italic>Theoretical</italic><italic>Probability</italic>, 2, 121-128. https://doi.org/10.1007/bf01048274 <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/bf01048274</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1007/bf01048274">https://doi.org/10.1007/bf01048274</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="journal">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Kahn, J.D.</string-name>
              <string-name>Linial, N.</string-name>
              <string-name>Nisan, N.</string-name>
              <string-name>Saks, M.E.</string-name>
            </person-group>
            <year>1989</year>
            <article-title>On the Cover Time of Random Walks on Graphs</article-title>
            <source>Journal of Theoretical Probability</source>
            <volume>2</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/bf01048274</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B20">
        <label>20.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Katz, L. (1955) Probability of Indecomposability of a Random Mapping Function. <italic>The</italic><italic>Annals</italic><italic>of</italic><italic>Mathematical</italic><italic>Statistics</italic>, 26, 512-517. https://doi.org/10.1214/aoms/1177728496 <pub-id pub-id-type="doi">10.1214/aoms/1177728496</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1214/aoms/1177728496">https://doi.org/10.1214/aoms/1177728496</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Katz, L.</string-name>
            </person-group>
            <year>1955</year>
            <article-title>Probability of Indecomposability of a Random Mapping Function</article-title>
            <source>The Annals of Mathematical Statistics</source>
            <volume>26</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1214/aoms/1177728496</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B21">
        <label>21.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Kuipers, L. and Niederreiter, H. (1974) Uniform Distribution of Sequences. Pure and Applied Mathematics. Wiley.</mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Kuipers, L.</string-name>
              <string-name>Niederreiter, H.</string-name>
            </person-group>
            <year>1974</year>
            <article-title>Uniform Distribution of Sequences</article-title>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B22">
        <label>22.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Petrov, V.V. (1975) Sums of Independent Random Variables. Ergebnisse der Mathematik und ihrer Grenzgebiete, Vol. 82. Springer.</mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Petrov, V.V.</string-name>
              <string-name>Grenzgebiete, V</string-name>
            </person-group>
            <year>1975</year>
            <article-title>Sums of Independent Random Variables</article-title>
            <source>Ergebnisse der Mathematik und ihrer Grenzgebiete</source>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B23">
        <label>23.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="journal">Boczkowski, L., Peres, Y. and Sousi, P. (2018) Sensitivity of Mixing Times in Eulerian Digraphs. <italic>SIAM</italic><italic>Journal</italic><italic>on</italic><italic>Discrete</italic><italic>Mathematics</italic>, 32, 624-655. https://doi.org/10.1137/16m1073376 <pub-id pub-id-type="doi">10.1137/16m1073376</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1137/16m1073376">https://doi.org/10.1137/16m1073376</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="journal">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Boczkowski, L.</string-name>
              <string-name>Peres, Y.</string-name>
              <string-name>Sousi, P.</string-name>
            </person-group>
            <year>2018</year>
            <article-title>Sensitivity of Mixing Times in Eulerian Digraphs</article-title>
            <source>SIAM Journal on Discrete Mathematics</source>
            <volume>32</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1137/16m1073376</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B24">
        <label>24.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Montenegro, R. and Tetali, P. (2006) Mathematical Aspects of Mixing Times in Markov Chains. <italic>Foundations</italic><italic>and</italic><italic>Trends®</italic><italic>in</italic><italic>Theoretical</italic><italic>Computer</italic><italic>Science</italic>, 1, 237-354. https://doi.org/10.1561/0400000003 <pub-id pub-id-type="doi">10.1561/0400000003</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1561/0400000003">https://doi.org/10.1561/0400000003</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Montenegro, R.</string-name>
              <string-name>Tetali, P.</string-name>
            </person-group>
            <year>2006</year>
            <article-title>Mathematical Aspects of Mixing Times in Markov Chains</article-title>
            <source>Foundations and Trends® in Theoretical Computer Science</source>
            <volume>1</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1561/0400000003</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B25">
        <label>25.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="confproc">Barnes, G. and Feige, U. (1993) Short Random Walks on Graphs. <italic>Proceedings of the Twenty</italic>- <italic>Fifth Annual ACM Symposium on Theory of Computing</italic>, San Diego, 16-18 May 1993, 728-737. https://doi.org/10.1145/167088.167275 <pub-id pub-id-type="doi">10.1145/167088.167275</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1145/167088.167275">https://doi.org/10.1145/167088.167275</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="confproc">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Barnes, G.</string-name>
              <string-name>Feige, U.</string-name>
              <string-name>Computing, S</string-name>
            </person-group>
            <year>1993</year>
            <article-title>Short Random Walks on Graphs</article-title>
            <source>Proceedings of the Twenty-Fifth Annual ACM Symposium on Theory of Computing</source>
            <volume>16</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1145/167088.167275</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B26">
        <label>26.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="journal">Peres, Y. and Sousi, P. (2015) Mixing Times Are Hitting Times of Large Sets. <italic>Journal</italic><italic>of</italic><italic>Theoretical</italic><italic>Probability</italic>, 28, 488-519. https://doi.org/10.1007/s10959-013-0497-9 <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s10959-013-0497-9</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1007/s10959-013-0497-9">https://doi.org/10.1007/s10959-013-0497-9</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="journal">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Peres, Y.</string-name>
              <string-name>Sousi, P.</string-name>
            </person-group>
            <year>2015</year>
            <article-title>Mixing Times Are Hitting Times of Large Sets</article-title>
            <source>Journal of Theoretical Probability</source>
            <volume>28</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s10959-013-0497-9</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B27">
        <label>27.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="journal">Shang, Y. (2013) Lower Bounds for the Estrada Index Using Mixing Time and Laplacian Spectrum. <italic>Rocky</italic><italic>Mountain</italic><italic>Journal</italic><italic>of</italic><italic>Mathematics</italic>, 43, 2009-2016. https://doi.org/10.1216/rmj-2013-43-6-2009 <pub-id pub-id-type="doi">10.1216/rmj-2013-43-6-2009</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1216/rmj-2013-43-6-2009">https://doi.org/10.1216/rmj-2013-43-6-2009</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="journal">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Shang, Y.</string-name>
            </person-group>
            <year>2013</year>
            <article-title>Lower Bounds for the Estrada Index Using Mixing Time and Laplacian Spectrum</article-title>
            <source>Rocky Mountain Journal of Mathematics</source>
            <volume>43</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1216/rmj-2013-43-6-2009</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B28">
        <label>28.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="journal">Ganie, H.A., Ingole, A., Deshmukh, U. and Shang, Y. (2024) On the Skew Characteristics Polynomial/Eigenvalues of Operations on Bipartite Oriented Graphs and Applications. <italic>Research</italic><italic>in</italic><italic>Mathematics</italic>, 11, Article ID: 2313343. https://doi.org/10.1080/27684830.2024.2313343 <pub-id pub-id-type="doi">10.1080/27684830.2024.2313343</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1080/27684830.2024.2313343">https://doi.org/10.1080/27684830.2024.2313343</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="journal">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Ganie, H.A.</string-name>
              <string-name>Ingole, A.</string-name>
              <string-name>Deshmukh, U.</string-name>
              <string-name>Shang, Y.</string-name>
            </person-group>
            <year>2024</year>
            <article-title>On the Skew Characteristics Polynomial/Eigenvalues of Operations on Bipartite Oriented Graphs and Applications</article-title>
            <source>Research in Mathematics</source>
            <volume>11</volume>
            <fpage>231334</fpage>
            <elocation-id>ID</elocation-id>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1080/27684830.2024.2313343</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B29">
        <label>29.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="book">Levin, D.A. and Peres, Y. (2017). Markov Chains and Mixing Times. 2nd Edition, American Mathematical Society. https://doi.org/10.1090/mbk/107 <pub-id pub-id-type="doi">10.1090/mbk/107</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1090/mbk/107">https://doi.org/10.1090/mbk/107</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="book">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Levin, D.A.</string-name>
              <string-name>Peres, Y.</string-name>
              <string-name>Edition, A</string-name>
            </person-group>
            <year>2017</year>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1090/mbk/107</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B30">
        <label>30.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="journal">Goel, S., Montenegro, R. and Tetali, P. (2006) Mixing Time Bounds via the Spectral Profile. <italic>Electronic</italic><italic>Journal</italic><italic>of</italic><italic>Probability</italic>, 11, 1-26. https://doi.org/10.1214/ejp.v11-300 <pub-id pub-id-type="doi">10.1214/ejp.v11-300</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1214/ejp.v11-300">https://doi.org/10.1214/ejp.v11-300</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="journal">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Goel, S.</string-name>
              <string-name>Montenegro, R.</string-name>
              <string-name>Tetali, P.</string-name>
            </person-group>
            <year>2006</year>
            <article-title>Mixing Time Bounds via the Spectral Profile</article-title>
            <source>Electronic Journal of Probability</source>
            <volume>11</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1214/ejp.v11-300</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B31">
        <label>31.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="book">Lawler, G.F. and Limic, V. (2010). Random Walk: A Modern Introduction. Cambridge Studies in Advanced Mathematics, Vol. 123. Cambridge University Press. https://doi.org/10.1017/cbo9780511750854 <pub-id pub-id-type="doi">10.1017/cbo9780511750854</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1017/cbo9780511750854">https://doi.org/10.1017/cbo9780511750854</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="book">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Lawler, G.F.</string-name>
              <string-name>Limic, V.</string-name>
              <string-name>Mathematics, V</string-name>
            </person-group>
            <year>2010</year>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1017/cbo9780511750854</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
    </ref-list>
  </back>
</article>