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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.
设E是实Banach空间,θ是E中的零元,P是E中非空闭凸集,若:
(ⅰ) x∈P且λ≥0,则λx∈P;
(ⅱ) x∈P且-x∈P,则x=θ.
则称P是E中的锥.设P是E中的锥,≤是由P定义的半序,即∀x,y∈E,y-x∈P,则x≤y.如果存在常数K>0,使得θ≤x≤y(∀x,y∈E)蕴含‖x‖≤K‖y‖,其中K为正规常数,锥P称为正规锥.用x≪y表示y-x∈int P.
定义1[2] 设X是非空集合.若映射d:X×X→E满足:
(ⅰ) θ≤d(x,y)(∀x,y∈X),d(x,y)=θ当且仅当x=y;
(ⅱ) d(x,y)=d(y,x)(∀x,y∈X);
(ⅲ) d(x,y)≤d(x,z)+d(z,y)(∀x,y,z∈X).
则称d是X的一个锥度量. (X,d)称为锥度量空间.
定义2[2] 设(X,d)为锥度量空间,x∈X且{xn}n≥1是X中的一个序列.则:
(ⅰ)若对∀c∈int P,存在正整数N,使得对∀n,m>N,d(xn,xm)≪c,则称{xn}n≥1为Cauchy列;
(ⅱ)若对∀c∈int P,存在正整数N,使得对∀n>N,d(xn,x)≪c,则称{xn}n≥1为收敛列;
(ⅲ)若X中的每个Cauchy列都收敛,则称(X,d)为完备的锥度量空间.
定义3[6] 设(X,d)为锥度量空间,映射q:X×X→E满足下列条件:
(ⅰ) ∀x,y∈X,θ≤q(x,y);
(ⅱ) ∀x,y,z∈X,q(x,z)≤q(x,y)+q(y,z);
(ⅲ) ∀x∈X且n≥1,若存在u=ux∈P使得q(x,yn)≤u,且序列{yn}收敛到一点y∈X,则有q(x,y)≤u;
(ⅳ) 对∀c∈E且c≫θ, 存在e∈E且e≫θ,使得当q(z,x)≪e,q(z,y)≪e时,有d(x,y)≪c,则称q为X上的c-距离.
引理1[15] 设(X,d)是锥度量空间,q为X上的c-距离,{xn},{yn}是X中的序列.设x,y,z∈X,{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(xn,y)≤un且q(xn,z)≤vn,则y=z,特别地,若q(x,y)=θ且q(x,z)=θ,则y=z;
(ⅱ)若q(xn,yn)≤un且q(xn,z)≤vn,则{yn}收敛到z∈X;
(ⅲ)若对∀m>n,有q(xn,xm)≤un,则{xn}是X中的Cauchy列.
注1[6] 在c-距离下,q(x,y)=q(y,x)不一定成立,且对∀x,y∈X,q(x,y)=θ也不等价于x=y.
定理1 设(X,d)为完备的锥度量空间,q为X上的c-距离,映射T:X→X以及映射k,l:X→[0,1)满足条件:
(ⅰ) ∀x∈X,k(Tx)≤k(x),l(Tx)≤l(x)且k(x)+l(x)<1;
(ⅱ) 对∀x,y∈X,有
则T有唯一的不动点u∈X,迭代序列{Tnx}收敛到不动点u,且有q(u,u)=θ.
证 ∀x0∈X,如果Tx0=x0,则x0为T的不动点.
假设Tx0≠x0,易得序列{xn}⊆X:
令(1)式中的x=xn-1,y=xn,得
设h(xn)=k(xn)+l(xn)∈[0,1),则有
对∀m>n≥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u∈X,使得xn→u(n→∞).又由定义3(ⅲ),令m→∞,得
下证Tu=u.由(1)式与(2)式得
令:
而k(x0),l(x0),h(x0)∈[0,1),故αn,βn→θ(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(X,d)为完备的锥度量空间,q为X上的c-距离,映射T:X→X以及映射k,l:X→[0,1)满足条件:
(ⅰ) ∀x∈X,k(Tx)≤k(x),l(Tx)≤l(x)且k(x)+2l(x)<1;
(ⅱ) ∀x,y∈X,
则T有唯一的不动点u∈X,迭代序列{Tnx}收敛到不动点u,且有q(u,u)=θ.
证 ∀x0∈X,若Tx0=x0,则x0即为T的一个不动点.
假设Tx0≠x0,可得序列{xn}⊆X如下:
在(4)式中令:
得
即有
其中
由k(x)+2l(x)<1(∀x∈X)知h(xn)∈[0,1) (n=1,2,…).从而对∀m>n≥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u∈X,使得xn→u(n→∞).又由定义3(ⅲ),令m→∞,得
下证Tu=u.由(4)式与(5)式得
即
令:
由于k(x0),l(x0),h(x0)∈[0,1),故αn,βn→θ(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
知q(u,u)=θ.类似于定理1的证明可得不动点是唯一的.
推论1[13] 设(X,d)为完备的锥度量空间,q为X上的c-距离,映射T:X→X以及映射k:X→[0,1)满足条件:
(ⅰ) ∀x∈X,k(Tx)≤k(x);
(ⅱ) ∀x,y∈X,q(Tx,Ty)≤k(x)q(x,y).
则T有唯一的不动点u∈X,迭代序列{Tnx}收敛到不动点u,且有q(u,u)=θ.
推论2[10] 设(X,d)为完备的锥度量空间,q为X上的c-距离,映射T:X→X满足:∀x,y∈X,
其中k∈[0,1),则T有唯一的不动点u∈X,迭代序列{Tnx}收敛到不动点u,且有q(u,u)=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(X,d)为完备的度量空间,q为X上的c-距离(q:X×X→
$ \mathbb{R}$ ),映射T:X→X以及映射k,l:X→[0,1)满足条件:(ⅰ) ∀x∈X,k(Tx)≤k(x),l(Tx)≤l(x)且k(x)+l(x)<1;
(ⅱ) ∀x,y∈X,
则T有唯一的不动点u∈X,迭代序列{Tnx}收敛到不动点u,且有q(u,u)=θ.
注4 文献[6]中的例2.7证明了:当(X,d)为锥度量空间,P为正规锥时,令q(x,y)=d(x,y),则q是c-距离.而通常的距离下,Banach空间E=
$ \mathbb{R} $ ,即(X,d)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],d:X×X→E,其中
φ:[0, 1]→
$ \mathbb{R} $ ,使得φ(t)=2t.则(X,d)是一个完备的锥度量空间.定义映射q:X×X→E,使得∀x,y∈X,q(x,y)=φy=2ty,则q为X上的c-距离.定义映射T:X→X如下:显然,映射T为非连续映射.取:
则k,l:X→[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.
New Fixed Point Results Under c-Distance for Non-continuous Mapping in Cone Metric Spaces
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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.Abstract: In this paper, some new fixed point results under c-distance in cone metric spaces are discussed. In result, the conditions of continuity for mapping and normality for cone are not required. In conclusion, the existence and the uniqueness of the fixed point are obtained at the same time. Some supporting examples are given.
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Key words:
- cone metric space /
- c-distance /
- fixed point .
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