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锥度量空间c-距离下非连续映射的新不动点定理

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韩艳, 张建元, 代婷婷. 锥度量空间c-距离下非连续映射的新不动点定理[J]. 西南大学学报(自然科学版), 2018, 40(8): 114-121. doi: 10.13718/j.cnki.xdzk.2018.08.016
引用本文: 韩艳, 张建元, 代婷婷. 锥度量空间c-距离下非连续映射的新不动点定理[J]. 西南大学学报(自然科学版), 2018, 40(8): 114-121. doi: 10.13718/j.cnki.xdzk.2018.08.016
Yan HAN, Jian-yuan ZHANG, Ting-ting DAI. New Fixed Point Results Under c-Distance for Non-continuous Mapping in Cone Metric Spaces[J]. Journal of Southwest University Natural Science Edition, 2018, 40(8): 114-121. doi: 10.13718/j.cnki.xdzk.2018.08.016
Citation: Yan HAN, Jian-yuan ZHANG, Ting-ting DAI. New Fixed Point Results Under c-Distance for Non-continuous Mapping in Cone Metric Spaces[J]. Journal of Southwest University Natural Science Edition, 2018, 40(8): 114-121. doi: 10.13718/j.cnki.xdzk.2018.08.016

锥度量空间c-距离下非连续映射的新不动点定理

  • 基金项目: 国家自然科学基金项目(11061028);云南省应用基础研究计划项目(2016FD082);云南省教育厅科学研究基金项目(2017ZDX041)
详细信息
    作者简介:

    韩艳(1986-), 女, 讲师, 主要从事非线性泛函分析的研究 .

    通讯作者: 张建元, 教授; 
  • 中图分类号: O177.91

New Fixed Point Results Under c-Distance for Non-continuous Mapping in Cone Metric Spaces

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出版历程
  • 收稿日期:  2017-07-07
  • 刊出日期:  2018-08-20

锥度量空间c-距离下非连续映射的新不动点定理

    通讯作者: 张建元, 教授; 
    作者简介: 韩艳(1986-), 女, 讲师, 主要从事非线性泛函分析的研究
  • 昭通学院 数学与统计学院, 云南 昭通 657000
基金项目:  国家自然科学基金项目(11061028);云南省应用基础研究计划项目(2016FD082);云南省教育厅科学研究基金项目(2017ZDX041)

摘要: 主要讨论了锥度量空间c-距离下非连续映射的不动点定理.其结果在条件上同时去掉映射的连续性和锥的正规性,结论上同时得到了不动点的存在性和唯一性,并给出了相应的例子.

English Abstract

  • 不动点理论始终是非线性分析领域的研究热点之一,特别是各类压缩映射、扩张映射、非扩张映射等的不动点问题(文献[1]). 2007年,文献[2]在度量空间的基础上,用Banach空间取代实数空间,定义了锥度量空间,并获得了满足各类不同条件的有关压缩映射的不动点定理.近年来,一些作者对锥度量空间中的不动点定理进行了深刻的研究,得到了许多重要的结果(文献[2-5]). 2011年,文献[6]又在锥度量空间中引入了c-距离,并获得了相关的不动点定理.这是对锥度量的推广.同时,文献[7-12]还对此举例说明了c-距离下的不动点定理具有更广泛的应用.但是大部分结论都离不开两个条件,一是映射的连续性,二是锥的正规性,二者必须有一个存在于定理的条件中(见文献[7-9, 11-14]).而在本文中,我们在锥度量空间中c-距离下,在同时去掉这两个条件的情况下,不仅得到了不动点的存在性,还得到了其唯一性,同时给出了例子说明本文结论是有意义的.

    E是实Banach空间,θE中的零元,PE中非空闭凸集,若:

    (ⅰ) xPλ≥0,则λxP

    (ⅱ) xP且-xP,则x=θ.

    则称PE中的锥.设PE中的锥,≤是由P定义的半序,即∀xyEy-xP,则xy.如果存在常数K>0,使得θxy(∀xyE)蕴含‖x‖≤Ky‖,其中K为正规常数,锥P称为正规锥.用xy表示y-x∈int P.

    定义1[2]  设X是非空集合.若映射dX×XE满足:

    (ⅰ) θd(xy)(∀xyX),d(xy)=θ当且仅当x=y

    (ⅱ) d(xy)=d(yx)(∀xyX);

    (ⅲ) d(xy)≤d(xz)+d(zy)(∀xyzX).

    则称dX的一个锥度量. (Xd)称为锥度量空间.

    定义2[2]  设(Xd)为锥度量空间,xX且{xn}n≥1X中的一个序列.则:

    (ⅰ)若对∀c∈int P,存在正整数N,使得对∀nmNd(xnxm)≪c,则称{xn}n≥1为Cauchy列;

    (ⅱ)若对∀c∈int P,存在正整数N,使得对∀nNd(xnx)≪c,则称{xn}n≥1为收敛列;

    (ⅲ)若X中的每个Cauchy列都收敛,则称(Xd)为完备的锥度量空间.

    定义3[6]  设(Xd)为锥度量空间,映射qX×XE满足下列条件:

    (ⅰ) ∀xyXθq(xy);

    (ⅱ) ∀xyzXq(xz)≤q(xy)+q(yz);

    (ⅲ) ∀xXn≥1,若存在u=uxP使得q(xyn)≤u,且序列{yn}收敛到一点yX,则有q(xy)≤u

    (ⅳ) 对∀cEcθ, 存在eEeθ,使得当q(zx)≪eq(zy)≪e时,有d(xy)≪c,则称qX上的c-距离.

    引理1[15]  设(Xd)是锥度量空间,qX上的c-距离,{xn},{yn}是X中的序列.设xyzX,{un},{vn}是锥P中收敛到θ的两个序列,则下列结论成立:

    (ⅰ)若q(xny)≤unq(xnz)≤vn,则y=z,特别地,若q(xy)=θq(xz)=θ,则y=z

    (ⅱ)若q(xnyn)≤unq(xnz)≤vn,则{yn}收敛到zX

    (ⅲ)若对∀mn,有q(xnxm)≤un,则{xn}是X中的Cauchy列.

    注1[6]  在c-距离下,q(xy)=q(yx)不一定成立,且对∀xyXq(xy)=θ也不等价于x=y.

    定理1  设(Xd)为完备的锥度量空间,qX上的c-距离,映射TXX以及映射klX→[0,1)满足条件:

    (ⅰ) ∀xXk(Tx)≤k(x),l(Tx)≤l(x)且k(x)+l(x)<1;

    (ⅱ) 对∀xyX,有

    T有唯一的不动点uX,迭代序列{Tnx}收敛到不动点u,且有q(uu)=θ.

      ∀x0X,如果Tx0=x0,则x0T的不动点.

    假设Tx0x0,易得序列{xn}⊆X

    令(1)式中的x=xn-1y=xn,得

    h(xn)=k(xn)+l(xn)∈[0,1),则有

    对∀mn≥1,有

    因为h(x0)∈[0,1),则

    根据引理1(ⅲ)得,{xn}是Cauchy列.由于X完备,存在uX,使得xnu(n→∞).又由定义3(ⅲ),令m→∞,得

    下证Tu=u.由(1)式与(2)式得

    令:

    k(x0),l(x0),h(x0)∈[0,1),故αnβnθ(n→∞).根据(2),(3)式及引理1(ⅰ)知Tu=u,又由(1)式得

    因为h(u)∈[0,1).故

    最后证明不动点u是唯一的.假设有Tv=v,则有

    根据k(u)∈[0,1),得

    由引理1(ⅰ),有u=v.

    定理2  设(Xd)为完备的锥度量空间,qX上的c-距离,映射TXX以及映射klX→[0,1)满足条件:

    (ⅰ) ∀xXk(Tx)≤k(x),l(Tx)≤l(x)且k(x)+2l(x)<1;

    (ⅱ) ∀xyX

    T有唯一的不动点uX,迭代序列{Tnx}收敛到不动点u,且有q(uu)=θ.

      ∀x0X,若Tx0=x0,则x0即为T的一个不动点.

    假设Tx0x0,可得序列{xn}⊆X如下:

    在(4)式中令:

    即有

    其中

    k(x)+2l(x)<1(∀xX)知h(xn)∈[0,1) (n=1,2,…).从而对∀mn≥1,有

    由于h(x0)∈[0,1),则

    根据引理1(ⅲ)得,{xn}是Cauchy列.由X完备,存在uX,使得xnu(n→∞).又由定义3(ⅲ),令m→∞,得

    下证Tu=u.由(4)式与(5)式得

    令:

    由于k(x0),l(x0),h(x0)∈[0,1),故αnβnθ(n→∞).根据(5),(6)式及引理1(ⅰ)知Tu=u,又由(4)式得

    因为k(u)+2l(u)<1,则

    q(uu)=θ.类似于定理1的证明可得不动点是唯一的.

    推论1[13]  设(Xd)为完备的锥度量空间,qX上的c-距离,映射TXX以及映射kX→[0,1)满足条件:

    (ⅰ) ∀xXk(Tx)≤k(x);

    (ⅱ) ∀xyXq(TxTy)≤k(x)q(xy).

    T有唯一的不动点uX,迭代序列{Tnx}收敛到不动点u,且有q(uu)=θ.

    推论2[10]  设(Xd)为完备的锥度量空间,qX上的c-距离,映射TXX满足:∀xyX

    其中k∈[0,1),则T有唯一的不动点uX,迭代序列{Tnx}收敛到不动点u,且有q(uu)=θ.

    注2  由推论1、推论2可以看出,我们的结论是对文献[10, 13]中结论的推广.

    注3  对比文献[6-7, 11-12, 14]中的结果,我们发现文献中的结果主要是在锥度量空间中c-距离下讨论映射的不动点的存在性,并且所得结论或者要求映射的连续性(文献[6]中的定理3.1,3.3,文献[7]中的定理2.4、推论2.5-2.7,文献[15]中的定理2-5,文献[14]中的定理3.1,3.3,文献[8]中的定理3.1,3.2,3.5,3.6,文献[12]中的定理2.1),或者要求锥的正规性(文献[6]中的定理3.2,3.4,文献[14]中的定理3.2,3.5,文献[8]中的定理3.3,3.4,文献[9]中的定理3.1,3.3,文献[11]中的定理1、推论1-3,文献[12]中的定理2.2),必取其一.在本文中,我们的结果同时去掉了映射的连续性和锥的正规性,最终得到不动点的存在性和唯一性.又由于c-距离是对锥度量的推广[6],因此比单纯的锥度量空间[2-5]和度量空间[1, 16]中的结论具有更广泛的意义.最后,若令E=$ \mathbb{R} $,可得到度量空间中相应的不动点定理.

    推论3  设(Xd)为完备的度量空间,qX上的c-距离(qX×X$ \mathbb{R}$),映射TXX以及映射klX→[0,1)满足条件:

    (ⅰ) ∀xXk(Tx)≤k(x),l(Tx)≤l(x)且k(x)+l(x)<1;

    (ⅱ) ∀xyX

    T有唯一的不动点uX,迭代序列{Tnx}收敛到不动点u,且有q(uu)=θ.

    注4  文献[6]中的例2.7证明了:当(Xd)为锥度量空间,P为正规锥时,令q(xy)=d(xy),则qc-距离.而通常的距离下,Banach空间E=$ \mathbb{R} $,即(Xd)是度量空间,文献[2]指出度量空间是锥度量空间的特例,从而通常的距离也是c-距离的特例.推论3为本文定理1在最常见的情况下对应的结果,类似可得定理2对应的结果,这是对文献[1]中已有结果的改进.

    例1  令:

    P是一个非正规的锥,且X=[0, 1],dX×XE,其中

    φ:[0, 1]→$ \mathbb{R} $,使得φ(t)=2t.则(Xd)是一个完备的锥度量空间.定义映射qX×XE,使得∀xyXq(xy)=φy=2ty,则qX上的c-距离.定义映射TXX如下:

    显然,映射T为非连续映射.取:

    klX→[0,1).且:

    同理可证

    同时有

    (a) $\forall x \in X, \forall y \in \left[ {0, \frac{1}{2}} \right), $

    (b) $ \forall x \in X, \forall y \in \left[ {\frac{1}{2}, 1} \right], $

    因此定理2的条件均满足,映射T有唯一的不动点x=0,即T0=0,同时q(0,0)=0.但是例1中的锥不是正规的,映射也不是连续的,在这两个条件均不满足的情况下,我们仍然得出了不动点的存在唯一性,这是无法应用文献中已有的结论得到的.所以我们的结论改进并推广了原有文献中的众多结论.

参考文献 (16)

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