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一类模糊数值映射二次型方程和Drygas型方程的Ulam稳定性

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金振宇, 吴健荣. 一类模糊数值映射二次型方程和Drygas型方程的Ulam稳定性[J]. 西南大学学报(自然科学版), 2018, 40(4): 59-66. doi: 10.13718/j.cnki.xdzk.2018.04.010
引用本文: 金振宇, 吴健荣. 一类模糊数值映射二次型方程和Drygas型方程的Ulam稳定性[J]. 西南大学学报(自然科学版), 2018, 40(4): 59-66. doi: 10.13718/j.cnki.xdzk.2018.04.010
Zhen-yu JIN, Jian-rong WU. Ulam Stability of Some Fuzzy Number-Valued Functional Equations and Drygas Type Functional Equation[J]. Journal of Southwest University Natural Science Edition, 2018, 40(4): 59-66. doi: 10.13718/j.cnki.xdzk.2018.04.010
Citation: Zhen-yu JIN, Jian-rong WU. Ulam Stability of Some Fuzzy Number-Valued Functional Equations and Drygas Type Functional Equation[J]. Journal of Southwest University Natural Science Edition, 2018, 40(4): 59-66. doi: 10.13718/j.cnki.xdzk.2018.04.010

一类模糊数值映射二次型方程和Drygas型方程的Ulam稳定性

  • 基金项目: 国家自然科学基金项目(11371013);苏州科技大学研究生科技创新计划项目(SKCX16_0541)
详细信息
    作者简介:

    金振宇(1990-), 男, 江苏苏州人, 硕士研究生, 主要从事方程稳定性分析的研究 .

    通讯作者: 吴健荣, 教授
  • 中图分类号: O177.91

Ulam Stability of Some Fuzzy Number-Valued Functional Equations and Drygas Type Functional Equation

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出版历程
  • 收稿日期:  2017-07-18
  • 刊出日期:  2018-04-20

一类模糊数值映射二次型方程和Drygas型方程的Ulam稳定性

    通讯作者: 吴健荣, 教授
    作者简介: 金振宇(1990-), 男, 江苏苏州人, 硕士研究生, 主要从事方程稳定性分析的研究
  • 苏州科技大学 数理学院, 江苏 苏州 215009
基金项目:  国家自然科学基金项目(11371013);苏州科技大学研究生科技创新计划项目(SKCX16_0541)

摘要: 方程的Ulam稳定性理论侧重于研究方程近似解附近存在精确解的条件.将Ulam稳定性的研究推广到了Banach空间中模糊数值映射方程.通过考虑无界的函数差,利用定义在模糊数空间中的度量,证明了更一般化的模糊数值映射二次型方程和Drygas型方程的Ulam稳定性,并得到其解的一些基本性质.所得的结论推广了已有文献中的相关结论.

English Abstract

  • 稳定性是方程最重要的特性之一.泛函方程的稳定性问题起源于文献[1]对于群同态的研究.文献[2]首先证明了在Banach空间中近似可加映射的Ulam稳定性.随后,文献[3]通过考虑无界的柯西差,将文献[2]的结论推广到了线性映射,并得到如下结论:

    XY为Banach空间,若$ f:\;X \longrightarrow Y $满足:对于给定的xyX,存在ε>0和0<p<1,有

    且对于$ \forall t \in {\mathbb{R}} $f(tx)在X上是连续的.则存在唯一的线性映射$ T:\;X \longrightarrow Y $,使得

    自此,众多学者开始研究无界情形下泛函方程的Ulam稳定性.文献[4-5]研究了Jensen方程的Ulam稳定性.文献[6]研究了二次映射方程

    的Ulam稳定性.文献[7]研究了Drygas方程

    的Ulam稳定性.

    值得注意的是,一些泛函方程Ulam稳定性的研究结果被推广到了集值的情形.文献[8]用不动点方法研究了Cauchy-Jensen型可加集值泛函方程、Jensen型可加二次集值泛函方程以及Jensen型三次集值泛函方程的Ulam稳定性.文献[9]讨论了n维三次集值泛函方程的Ulam稳定性.文献[10]定义了更一般化的可加集值泛函方程,并证明了其Ulam稳定性.

    随着模糊分析学的发展,越来越多的学者从模糊分析学的角度去考虑Ulam稳定性.目前,该领域大多数的研究成果都是在模糊赋范空间中得到的(文献[11-13]).文献[14]讨论了抽象凸空间中广义模糊博弈的结构稳定性.而关于模糊数值映射方程的Ulam稳定性的研究结果还很少.

    本文将在Banach空间中研究如下模糊数值映射二次型映射方程

    和Drygas型方程

    的Ulam稳定性.

    文献[11]在模糊赋范空间中讨论了当s=1,fgh为单值奇映射时,方程(1)的Ulam稳定性.文献[15]研究了当g=h=f时,方程(1)的Ulam稳定性,其中f为单值映射.文献[7]利用不动点定理,在Banach空间中着重研究了当s=1,f=g=h=l时,方程(2)的Ulam稳定性,其中f表示单值映射.本文将在Banach中对更一般化的二次型映射方程和Drygas型方程的Ulam稳定性进行讨论,所得的结论在一定程度上推广了文献[7, 11, 15]中的相关结论.

    在本文中,$ \mathbb{N} $$ \mathbb{R} $分别表示自然数集和实数集,$ \mathbb{R}$+=(0,+∞),XY为Banach空间,Pkc(X)表示X中所有非空紧凸集,BYY中的线性子空间.

  • 本节首先引入一些关于模糊数及度量的基本概念和性质,其中的定义和结论可参见文献[16].

    定义1  如果一个映射u: $ X \longrightarrow \left[{0, 1} \right] $满足下列条件:

    (ⅰ) ∀α∈(0,1],[u]α={xX: u(x)≥α}∈Pkc(X);

    (ⅱ) u的支撑集[u]0=supp(u)=cl{x: u(x)>0}为紧集.

    则称uX上的模糊数,X上的模糊数的集合记为XF.

    XF上可定义线性结构如下: ∀uvXFs$\mathbb{R} $xX,令:

    则:

    引理1  定义映射$ D:\;{X_F} \times {X_F} \longrightarrow {{\mathbb{R}}_ + } \cup \left\{ 0 \right\} $

    其中dH为Hausdorff度量.则(XFD)是完备的度量空间,并且对于∀λ$\mathbb{R} $,∀uvweXF,度量D有下列性质:

    (P1) D(λuλv)=|λ|D(uv);

    (P2) D(u+wv+w)=D(uv);

    (P3) D(u+vw+e)≤D(uw)+D(ve).

    引理2  存在Banach空间Z,(XFD)可以等距嵌入于Z.

    由此可知: ∀st$ \mathbb{R}$+,∀uvXF,有:

  • 本节将在不同的条件下证明方程(1)和(2)的Ulam稳定性,其中fghl表示取值于XF的模糊数值映射.

    定理1  设ε≥0,p$ \mathbb{R}$\{2},模糊数值映射fgh: $B \longrightarrow {X_F} $满足g(0)=h(0)=0,且∀xyB,有

    则当f为偶映射时,存在唯一的模糊数值二次偶映射$ T:B \longrightarrow {X_F} $,满足:

    且对于有理数c,有T(cx)=c2T(x).

      由(3)式及g(0)=h(0)=0易知f(0)=0.分别令(3)式中y=0,x=0,y=x,可得:

    由(5)-(7)式可知

    情形1  p<2.由(8)式知D(2-2f(2x),f(x))≤εxp,由归纳法得

    不失一般性,取m$\mathbb{N}$nm,则由(9)式可得

    由(10)式可知{fn(x)}为完备度量空间XF中的柯西列.由此可定义模糊数值映射$ T:B \longrightarrow {X_F} $,满足

    显然T为偶映射.再由(9)式和度量D的连续性可知

    以及

    于是

    T为二次映射.

    在(12)式中,令x=y

    利用归纳法及(12)式可证: ∀n$ \mathbb{N} $T(nx)=n2T(x).由x的任意性知$ T\left( x \right) = {n^2}T\left( {\frac{x}{n}} \right) $.于是,∀mn$ \mathbb{N} $,有$ T\left( {\frac{n}{m}x} \right) = {n^2}T\left( {\frac{x}{m}} \right) = {\left( {\frac{n}{m}} \right)^2}T\left( x \right) $.由于T为偶映射,所以T(cx)=c2T(x)对于任意的有理数c都成立.

    再由(11),(8),(7)式可得

    情形2  p>2.由(8)式知

    由归纳法知

    与情形1类似,可得二次偶映射$ T:B \longrightarrow {X_F} $满足:

    且对任意有理数c,满足T(cx)=c2T(x).

    最后证明T的唯一性.假设存在两个模糊数值映射$ {T_1}, {T_2}:B \to {X_F} $均满足(4)式,则当p<2时,有

    p>2时,有

    由此可见,对于∀xBT1(x)=T2(x).

    定理2  设ε≥0,s$ \mathbb{R} $\{0},p$ \mathbb{R} $\{2},模糊数值映射fgh: $ B \longrightarrow {X_F} $满足g(0)=h(0)=0,∀xyB

    则当f为偶映射时,存在唯一的二次偶映射$ T:B \longrightarrow {X_F} $满足:

    其中

    且对任意的有理数c,有

      将(13)式中sxx代替,可得

    在(13)式中,分别令y=0,x=0,可得:

    则由(14)式可得

    由定理1可知,当f为偶映射时,存在唯一的二次偶映射$ T:B \longrightarrow {X_F} $满足

    并且对于任意的有理数c,有

    下面证明Tgh的关系.由(15)式和(16)式可知

    定理3  设ε≥0,p$ \mathbb{R} $\{2},模糊数值映射fghl: $ B \longrightarrow {X_F} $满足:

    则当f为偶映射时,存在唯一的二次偶映射$ T:B \longrightarrow {X_F} $满足: ∀xB,有:

    且对任意的有理数c,有

      令

    由(17)式得

    由定理1可知,当f为偶映射时,存在唯一的二次偶映射$ T:B \longrightarrow {X_F} $,满足

    且对任意的有理数c,有

    在(17)式中,分别令y=0,x=0,y=x,可得:

    由(18)式和(19)式可知

    定理4  设ε≥0,s$ \mathbb{R} $\{0},p$ \mathbb{R} $\{2},模糊数值映射fghl: $ B \longrightarrow {X_F} $满足:

    则当f为偶映射时,存在唯一的二次偶映射$ T:B \longrightarrow {X_F} $满足:

    其中

    且对于任意有理数c,有

      令

    由(20)式得: ∀xyB,有

    由定理2得:存在唯一的二次偶映射$ T:B \longrightarrow {X_F} $满足(21)式,且对任意的有理数c,有

    在(20)式中,分别令y=0,x=0,可得:

    于是,由(21),(23)和(24)式得

参考文献 (16)

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