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向量优化中广义E-Benson真有效解的代数性质

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王婷, 刘学文. 向量优化中广义E-Benson真有效解的代数性质[J]. 西南师范大学学报(自然科学版), 2019, 44(1): 20-24. doi: 10.13718/j.cnki.xsxb.2019.01.004
引用本文: 王婷, 刘学文. 向量优化中广义E-Benson真有效解的代数性质[J]. 西南师范大学学报(自然科学版), 2019, 44(1): 20-24. doi: 10.13718/j.cnki.xsxb.2019.01.004
Ting WANG, Xue-wen LIU. Algebraic Characterizations of Generalized E-Benson Proper Efficient Solutions in Vector Optimization[J]. Journal of Southwest China Normal University(Natural Science Edition), 2019, 44(1): 20-24. doi: 10.13718/j.cnki.xsxb.2019.01.004
Citation: Ting WANG, Xue-wen LIU. Algebraic Characterizations of Generalized E-Benson Proper Efficient Solutions in Vector Optimization[J]. Journal of Southwest China Normal University(Natural Science Edition), 2019, 44(1): 20-24. doi: 10.13718/j.cnki.xsxb.2019.01.004

向量优化中广义E-Benson真有效解的代数性质

  • 基金项目: 重庆市科委重点基金项目(cstc2015jcyjBX0029)
详细信息
    作者简介:

    王婷(1991-), 女, 硕士, 主要从事优化理论研究 .

    通讯作者: 刘学文, 教授
  • 中图分类号: O221.6

Algebraic Characterizations of Generalized E-Benson Proper Efficient Solutions in Vector Optimization

  • 摘要: 利用代数内部和代数闭包等工具,在适当的广义凸性条件下研究了集值向量优化问题广义E-Benson真有效解的一些代数性质,建立了广义E-Benson真有效解的线性标量化结果、拉格朗日乘子定理和鞍点定理.
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-02-07
  • 刊出日期:  2019-01-20

向量优化中广义E-Benson真有效解的代数性质

    通讯作者: 刘学文, 教授
    作者简介: 王婷(1991-), 女, 硕士, 主要从事优化理论研究
  • 1. 重庆西藏中学, 重庆 400036
  • 2. 重庆师范大学 研究生院, 重庆 401331
基金项目:  重庆市科委重点基金项目(cstc2015jcyjBX0029)

摘要: 利用代数内部和代数闭包等工具,在适当的广义凸性条件下研究了集值向量优化问题广义E-Benson真有效解的一些代数性质,建立了广义E-Benson真有效解的线性标量化结果、拉格朗日乘子定理和鞍点定理.

English Abstract

  • 向量优化理论与方法在经济管理、工程设计与交通运输等诸多领域中都有十分重要的应用.近年来,关于向量优化问题研究已有一些重要成果[1-2].在向量优化领域中,关于解的定义及其性质的研究是十分重要的研究方向.有效解和弱有效解是向量优化领域中的两类基础解概念.然而由于有效解集或弱有效解集可能太大,一些学者提出了各种类型的真有效解概念对有效解或弱有效解进行限制.特别地,文献[3]中利用投影锥提出了Benson真有效解的概念并研究了这类真有效解的一些性质.关于Benson真有效解性质的进一步研究见文献[4-5]等.特别地,文献[5]在拓扑线性空间中提出了集值映射的邻近次似凸性,并建立了邻近次似凸性下的择一性定理,进而利用相应的择一性定理研究了向量优化问题Benson真有效解的线性标量化性质.

    由于向量优化问题的精确解即使在非常弱的条件下也可能不存在,因此,近年来一些学者开始从不同的角度提出向量优化问题的各种不同类型的近似解概念,并研究了相应近似解的一些性质[6-10].

    值得注意的是,向量优化中各类经典的解定义一般依赖于像空间中序锥的拓扑内部的非空性.基于此,当序锥的拓扑内部可能为空时,如何定义向量优化问题的解概念并研究各类解的性质等具有十分重要的理论意义[11-14].受文献[9-10, 13, 15-16]中研究工作的启发,本文在一般实线性空间中利用代数内部和代数闭包等工具,研究了集值向量优化问题广义E-Benson真有效解的一些代数性质,在适当的广义凸性条件下建立了广义E-Benson真有效解的一些线性标量化结果、拉格朗日乘子定理和鞍点定理.

  • 本文假定XYZ均为一般实线性空间,Y*Z*分别为YZ的代数对偶空间,KP分别为线性空间YZ中具有非空代数内部的闭凸锥.设AY,文献[11, 16-18]中给出了代数内部、代数闭包、代数对偶锥、严格代数对偶锥和回收锥的定义如下:

    A在点y的支撑泛函定义为σA(y*)=supyA{y*(y)},∀y*Y*.

    定义1[6]    称EY是关于K的改进集,如果0∉EE+K=E. Y中关于凸锥K的改进集全体记为$\mathscr{T}_Y$.

    本文考虑下面的集值向量优化问题:

    其中:SXFSYGSZ是具有非空值的集值映射.假定可行集D非空.记

    其中μY*AX,令L(ZY)表示ZY的全体线性算子所构成的集合且

    此外,我们称(VOP)满足广义Slater约束品性,如果存在${\hat x}$S满足G(${\hat x}$)∩(-corP)≠.

    定义2[10]    设E$\mathscr{T}_Y$AY.称aAA的广义E-Benson真有效点,若

    本文在一般实线性空间中基于向量闭包提出广义E-Benson真有效点的定义如下:

    定义3    设K的代数内部非空,E$\mathscr{T}_Y$AY.称aAA的广义E-Benson真有效点,若

    记为aOEBS(A).

    定义4    称(xy)是(VOP)的广义E-Benson真有效点,若yF(x)∩OEBS(F(D)).

    定义5[15]    设E$\mathscr{T}_Y$.称F(x)在D上是邻近E-次似凸的,若vclcone(F(D)+E)是凸集.

    引理1[11]    假设MN是两个具有非空代数内部的向量闭凸集且N+的代数内部非空,如果MN={0},则存在线性泛函μY*\{0Y*}使得对任意的mMnN,〈μn〉≥〈μm〉且对任意的nN\{0}有〈μn〉>0.

  • 考虑标量化问题:

    称(xy)是(VOP)μE-最优点,若对任意xDyF(x),〈μy-y〉≥σ-E(μ).

    引理2    设K的代数内部非空,则E+的代数内部非空.

        由于K的代数内部非空且KE,故E的代数内部非空.

    由回收锥的定义可知,E是一个凸锥,下面证明0∉corE.

    反设0∈corE,则对任意hE,存在λ>0使得-λhE.

    由于E是一个凸锥,故-hE.由回收锥的定义可得0∈E,矛盾.

    综上所述E是一个代数内部非空的凸锥且0∉corE,故由文献[19]中的引理3.2.2可知E+的代数内部非空.

    定理1    设E$\mathscr{T}_Y$F-y是邻近E-次似凸的,则(xy)是(VOP)的广义E-Benson真有效点当且仅当存在μE+i使得(xy)是(VOP)μE-最优点.

        假设存在μE+i使得(xy)是(VOP)μE-最优点.令

    E$\mathscr{T}_Y$

    从而存在hY,对任意的λ>0,存在λ′∈(0,λ],使得

    由(xy)是(VOP)μE-最优点可知,对任意的yF(D)有〈μy-y〉≥σ-E(μ),即对任意的eEyF(D)有〈μy+e-y〉≥0.所以

    又由μE+id∈-E可知〈μd〉≤0.因此〈μd〉=0.进而可得d=0.从而

    反之,假设(xy)是(VOP)的广义E-Benson真有效点,则xDyF(x)且

    E的代数内部非空且E=E+E可知,

    又由F-的邻近E-y次似凸性可知vclcone(F(D)+E-y)是凸集.从而由(1)式与引理1,2可知,存在μY*\{0Y*}使得对任意的z∈vclcone(F(D)+E-y)和kE\{0}有

    由(2)式可知μE+i,进而有

    由(2)式和(3)式可知,对任意xDyF(x),〈μy-〉≥σ-E(μ).

  • 本节考虑如下向量优化问题:

    定理2    设E$\mathscr{T}_Y$EK且(FG)在S上是邻近(E×P)-次似凸的且(VOP)满足广义Slater约束品性.若(xy)是(VOP)的广义E-Benson真有效点且0∈G(x),则存在TL+(ZY)使得-T(G(x)∩(-P))⊂(corE∪{0})\corE且(xy)是(UVP)的广义E-Benson真有效点.

        因为(xy)是(VOP)的广义E-Benson真有效点,所以由定理1可知,存在μE+i使得对任意的xSyF(x)有

    HSR×Z

    由(FG)在S上是邻近(E×P)-次似凸可知,HS上是邻近(μE×P)-次似凸的,进一步由(4)式可知系统

    无解.由定理1知存在(λφ)∈ℝ+×P+\{(0,0Z*)}使得对任意的xSyF(x)和zG(x)有

    即对任意的xSyF(x),zG(x),eEz′∈P

    令(5)式中z′=0,则对任意的xSyF(x),zG(x)和eE

    G满足slater约束品性和(6)式可知λ>0.取k∈corE,则λμk〉=1.定义TZY

    显然TL+(ZY).令(6)式中x=xy=yz=zG(x)∩(-P),则

    由(8)式右端不等式可知-T(z)=-〈φzk∈corE∪{0},由(8)式左端不等式可知-T(z)∉corE.否则,由corE=E+corE可知存在eE使得-T(z)-e∈corE.因此〈φz〉+λμe〉 < 0,这与(8)式矛盾.由z的任意性可知

    进一步地,由TL+(ZY),且0∈G(x)可知0∈T(G(x)),因此

    由(6)式和(7)式可知,对任意的xSyF(x),zG(x),eE

    因此,(xy)是(UVP)μE最优点,由μE+i和定理1可知(xy)是无约束向量优化问题(UVP)的广义E-Benson真有效点.

    定理3    设E$\mathscr{T}_Y$xDyF(x).如果存在TL+(ZY)使得0∈T(G(x))且(xy)是(UVP)的广义E-Benson真有效点,则(xy)是(VOP)的广义E-Benson真有效点.

        由假设条件可知yF(x)⊂F(x)+T(G(x))且

    xS可知G(x)∩(-P)≠,则存在zG(x),使得z∈(-P),从而-T(z)∈E.因此

    又因为E$\mathscr{T}_Y$,所以

    因此

    结合(9)式可知

    显然xDyF(x)⊂F(D)且

    故(xy)是(VOP)的广义E-Benson真有效点.

参考文献 (19)

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