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向量优化中E超有效解的最优性条件

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林安, 刘学文. 向量优化中E超有效解的最优性条件[J]. 西南大学学报(自然科学版), 2018, 40(7): 101-105. doi: 10.13718/j.cnki.xdzk.2018.07.015
引用本文: 林安, 刘学文. 向量优化中E超有效解的最优性条件[J]. 西南大学学报(自然科学版), 2018, 40(7): 101-105. doi: 10.13718/j.cnki.xdzk.2018.07.015
An LIN, Xue-wen LIU. Optimality Conditions of E-Super-efficient Solutions in Vector Optimization[J]. Journal of Southwest University Natural Science Edition, 2018, 40(7): 101-105. doi: 10.13718/j.cnki.xdzk.2018.07.015
Citation: An LIN, Xue-wen LIU. Optimality Conditions of E-Super-efficient Solutions in Vector Optimization[J]. Journal of Southwest University Natural Science Edition, 2018, 40(7): 101-105. doi: 10.13718/j.cnki.xdzk.2018.07.015

向量优化中E超有效解的最优性条件

  • 基金项目: 重庆市科委重点项目(cstc2015jcyjBX0029);重庆师范大学校级科研项目(KY2017003)
详细信息
    作者简介:

    林安(1991-), 女, 硕士, 助教, 主要从事向量优化理论与方法的研究 .

    通信作者: 刘学文, 教授
  • 中图分类号: O221.6

Optimality Conditions of E-Super-efficient Solutions in Vector Optimization

  • 摘要: 基于改进集而提出的向量优化问题的E-超有效性是对经典的超有效性概念的重要推广.在实局部凸拓扑线性空间中,利用邻近E-次似凸性建立了向量优化问题E-超有效解的一些最优性必要与充分条件,推广了一些已有结果到近似解.
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  • [1] BORWEIN J M, ZHUANG D. Super Efficiency in Vector Optimization[J]. Transactions of the American Mathematical Society, 1993, 338(1):105-122. doi: 10.1090/tran/1993-338-01
    [2] ZHENG X Y. Proper Efficiency in Locally Convex Topological Vector Spaces[J]. Journal of Optimization Theory and Applications, 1997, 94(2):469-486. doi: 10.1023/A:1022648115446
    [3] CHICOO M, MIGNANEGO F, PUSILLO L, et al. Vector Optimization Problems via Improvement Sets[J]. Journal of Optimization Theory and Applications, 2011, 150(3):516-529. doi: 10.1007/s10957-011-9851-1
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    [9] 徐登洲, 姚庆六, 张华孝, 等.拓扑线性空间[M].兰州:兰州大学出版社, 1987.
    [10] CHEN G Y, RONG W D. Characterizations of the Benson Proper Efficiency for Nonconvex Vector Optimization[J]. Journal of Optimization Theory and Applications, 1998, 98(2):365-384. doi: 10.1023/A:1022689517921
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-01-17
  • 刊出日期:  2018-07-20

向量优化中E超有效解的最优性条件

    通信作者: 刘学文, 教授
    作者简介: 林安(1991-), 女, 硕士, 助教, 主要从事向量优化理论与方法的研究
  • 1. 重庆师范大学涉外商贸学院, 数学与计算机学院, 重庆 401520
  • 2. 重庆师范大学 数学科学学院, 重庆 401331
基金项目:  重庆市科委重点项目(cstc2015jcyjBX0029);重庆师范大学校级科研项目(KY2017003)

摘要: 基于改进集而提出的向量优化问题的E-超有效性是对经典的超有效性概念的重要推广.在实局部凸拓扑线性空间中,利用邻近E-次似凸性建立了向量优化问题E-超有效解的一些最优性必要与充分条件,推广了一些已有结果到近似解.

English Abstract

  • 向量优化问题研究是运筹与优化研究领域中十分重要的研究方向.在向量优化问题研究中,基于序锥而定义的各类解概念及其性质具有十分重要的作用,其中有效解和弱有效解是最基本的两类解概念.近年来,一些学者为了对有效解与弱有效解进行限制而提出了向量优化问题各类真有效解的概念.特别地,文献[1]定义了超有效性概念.超有效性统一了很多已知的真有效性概念,并具有非常漂亮的一些性质.文献[2]将超有效性概念从赋范线性空间推广到了一般实局部凸拓扑向量空间,并讨论了超有效点与其它真有效点之间的一些关系.

    最近,基于文献[3]中提出的改进集,对向量优化问题的近似解定义及其性质开展了一系列研究[4-6].值得注意的是改进集是在统一框架下研究向量优化问题精确与近似解及其性质的重要工具.特别地,文献[7]利用改进集提出了一类统一的真有效性—E-超有效性,并在邻近E-次似凸性假设条件下建立了这类统一解的线性标量化定理和拉格朗日乘子定理等. E-超有效性包含了经典的超有效性作为其特例,统一了很多已知的真有效性和近似真有效性概念.受文献[6-8]的启发,本文主要利用文献[8]中思想,在局部凸拓扑向量空间中,基于邻近E-次似凸性假设建立了E-超有效性的一些最优性必要条件和最优性充分条件.

  • 假定Y是实局部凸拓扑向量空间,Y*Y的拓扑对偶空间. ℝn表示n维欧式空间,ℝ+n表示ℝn中的非负象限锥. KY中的点闭凸锥.设AY,int A,cl A,cone A分别表示集合A的拓扑内部、拓扑闭包和锥包. AY的对偶锥定义为

    定义1[3]    设非空集合EY.若E满足0∉EE+K=E,则称E是关于K的改进集. Y中的改进集全体记为 $\mathscr{F}_Y$ .

    定义2[4]    设EY为改进集.称AY是邻近E-次似凸的,若cl(cone(A+E))是凸集.

    定义3[7]    设EY为改进集且AY.称yAAE-超有效点,记作ySE(AE),若对任意VN(0),存在UN(0)使得

    例1    令Y=ℝ2K=ℝ+2E={(x1x2):x1+x2≥1,x1≥0,x2≥0}且

    显然E关于K是改进集且

    对任意VN(0),只要UN(0)足够小,则有cl(cone(A+E))∩(U-K)⊆V.于是可得0∈SE(AE).

    注1    ySE(AE)当且仅当对任意VN(0),存在UN(0)使得

    文献[7]指出了E-超有效性与文献[6]中提出的E-Benson真有效性之间的关系.

    注2    若ySE(AE),则yBE(AE),其中BE(AE)表示A的E-Benson真有效点全体.

    注3    若E=K\{0},则定义3与文献[2]中提出的超有效点概念一致.

    引理1[9]    AY有界当且仅当对任意的fY*,均有sup{|f(x)|:yA}<+∞.

  • 定理1    设AYE $\mathscr{F}_Y$ ySE(AE).若A-y是邻近E-次似凸的,则

        对于fY*,由f在0点连续可知,存在VN(0)使得

    对上述V,根据定义3可得,存在凸对称零邻域UN(0)且UV使得

    Z=Y×Y×ℝ,定义Z中的子集如下:

    其中UξN(0)是凸对称的零邻域且Uξ+UξU.由A-y的邻近E-次似凸性可知cl(cone(A+E-y))是凸集,即Q是凸锥.此外,易得SZ的线性子空间,W是凸对称吸收集.

    uvUξ满足y+u∈cl(cone(A+E-y))且v-yK,则y∈-u+cl(cone(A+E-y)),yv-K.于是,存在d∈cl(cone(A+E-y)),kK使得y=-u+d=v-k,即

    因为u+vUξ+UξU,所以有

    由(2)式可得y+uV.再由(1)式可得|f(y+u)|<1.从而由uUξV

    于是,可得下式成立

    否则,存在(y,-y,-f(y))∈S,(uvλ)∈W满足

    于是有y+u∈cl(cone(A+E-y)),-y+vK

    此外,由(3)式和|λ|<2可得

    这与(5)式矛盾.因此,(4)式成立.由于(0,0,0)∈intW,则

    此外,Q和(S+W-(0,0,4))显然是凸集,故存在0≠φZ*使得

    根据Q是锥,可得φQ*φ(γ)≤0,∀γ∈(S+W-(0,0,4)).由于φ≠0,故存在点wW使得φ(w)>0,于是φ(0,0,4)>0.不妨设φ(0,0,1)=1.由此可得supφ(S)≤4且因φ(S)有上界,故有φ(S)={0}.令

    于是

    φ(q)≥0,∀qQ

    由于

    故有

    注4    若A为凸集且E=K\{0},则定理1退化为文献[8]中的定理2.1.事实上,根据文献[10]中的命题4.1(ⅱ)可得

    于是有

    此外,

    进而有

    于是

    由定理1得

    因此

    这就表明定理1退化到了文献[8]中的定理2.1.

    定理2    设Y局部有界,AYE $\mathscr{F}_Y$ yA.若(A+E-y)*-K*=Y*,则ySE(AE).

        由Y是实局部凸局部有界拓扑线性空间以及文献[8]可知,存在凸有界集U0N(0).此外,cone(A+E-y)∩(U0-K)是有界集.否则,存在网{tα(yα-eα-y)=uα-kααI}是无界集,其中

    由{uααI}⊆U0,得{uααI}有界.进而可得{kααI}无界.根据引理1,存在f0Y*使得

    不失一般性,假设f0(kα)→+∞.由于

    则存在g∈(A+E-y)*hK*使得f0=g-h.因此g=f0+h.由g∈(A+E-y)*g在有界集U0上连续可得

    矛盾.于是cone(A+E-y)∩(U0-K)有界.对任意VN(0),存在t>0使得

    因此

    从而由注1可知,ySE(AE).

    注5    定理2推广了文献[1]中的命题2.2,文献[8]中的定理2.2.事实上,若取E=K\{0},则根据注4可得

    于是(A-y)*-K*=Y*.由定理2得ySE(AE).根据注3有y就是文献[2]中定义的超有效点.于是,定理1退化为文献[8]中的定理2.2.

    文献[8]中在锥是self-allied集的条件下获得了超有效性的最优性条件,其中A是self-allied集是指:AY,如果VN(0),存在UN(0)且UV满足若xyAx+yU,则xyU.

    推论1    设Y局部有界,KY是self-allied闭凸点锥.若AYyAA-y是邻近E-次似凸的,则ySE(AE)当且仅当对任意fK*,存在gK*使得g-fK*

        若ySE(AE),根据定理1有

    故对任意fK*,存在g∈(A+E-y)*hY*使得f=g-h.这表明g-fK*gK*.因为g∈(A+E-y)*,故g(y+e-y)≥0,∀yAeE.于是

    反之,若对任意fK*,存在gK*使得g-fK*

    则有g∈(A+E-y)*g-f=hK*.这表明

    此外,因为Y是实局部凸局部有界拓扑线性空间,则由文献[9]中的定理9.3得,存在有界绝对凸零邻域UN(0)使得{(1/n)Un∈ℕ}为Y的零邻域基.这意味着Y可度量.注意到K是self-allied集,则K*-K*=Y*[8].根据(6)式可得

    因此,Y*=(A+E-y)-K*.由定理2可得ySE(AE).

    注6    推论1推广了文献[1]中的推论2.3,文献[8]中的推论2.1.

参考文献 (10)

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