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2017 Volume 39 Issue 4
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Yun-xuan XIONG, Jian-chen CHEN. On Continuity of the Approximate Solution Sets for Parametric Set-Valued Strong Vector Equilibrium Problems[J]. Journal of Southwest University Natural Science Edition, 2017, 39(4): 89-94. doi: 10.13718/j.cnki.xdzk.2017.04.014
Citation: Yun-xuan XIONG, Jian-chen CHEN. On Continuity of the Approximate Solution Sets for Parametric Set-Valued Strong Vector Equilibrium Problems[J]. Journal of Southwest University Natural Science Edition, 2017, 39(4): 89-94. doi: 10.13718/j.cnki.xdzk.2017.04.014

On Continuity of the Approximate Solution Sets for Parametric Set-Valued Strong Vector Equilibrium Problems

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  • Received Date: 16/12/2015
    Available Online: 20/04/2017
  • MSC: O224

  • This paper studies the continuity of approximate solution sets for parametric set-valued strong vector equilibrium problems. By the strict approximate C-inclusion property, the lower-semicontinuity is obtained without any information of the solution mappings, and the upper-semicontinuity of approximate solution sets is obtained in some suitable condition. Thus the continuity of the solution sets is proved.
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通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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On Continuity of the Approximate Solution Sets for Parametric Set-Valued Strong Vector Equilibrium Problems

Abstract: This paper studies the continuity of approximate solution sets for parametric set-valued strong vector equilibrium problems. By the strict approximate C-inclusion property, the lower-semicontinuity is obtained without any information of the solution mappings, and the upper-semicontinuity of approximate solution sets is obtained in some suitable condition. Thus the continuity of the solution sets is proved.

  • 向量均衡问题已被许多学者研究,其中包含向量优化问题、不动点问题、变分不等式问题、向量相补问题、鞍点问题等许多问题,而且在经济领域有着广泛的应用.向量均衡问题解的稳定性是一个重要的研究课题.解的稳定性的研究包括研究解映射的下半连续性、上半连续性、连续性、Lipschitz连续性以及Hölder连续性等.近些年来,许多学者对均衡问题、含参均衡问题解的连续性进行了较为广泛的研究[1-9].

    向量均衡模型通常是在对实际问题做出简化假设的基础上建立的,模型反映往往与实际问题存在误差,因此得到的往往是实际问题的近似解,并且在计算过程中,数值算法通常产生的也是该问题的近似解.故对近似解的研究具有一定的现实意义.目前,已有一些学者对含参均衡问题近似解的连续性进行了研究.其中,文献[10]研究了两种含参集值变分不等式近似解的连续性;文献[11]对集值拟均衡问题建立了不同的近似解,并研究了其解集的各种半连续性;文献[12]利用标量化函数研究了单值的含参均衡问题近似解的连续性;文献[13]利用文献[12]的方法研究了集值含参均衡问题近似解的连续性;文献[14]同样利用标量化的方法研究了集值的含参弱向量均衡问题近似解的连续性;文献[15]通过线性标量化函数及致密性定理研究了含参均衡问题近似解的半连续性.

    基于文献[10-15]的启发(它们大多利用标量化的方法处理近似解的连续性),本文既不需要利用标量化函数及致密性定理,也不需要单调性的假设,而是利用关键假设的方法,研究了强向量集值均衡问题近似解解集的连续性.

1.   预备知识
  • XY为Hausdorff拓扑线性空间,ΛΓ为Hausdorff拓扑空间,CY中的闭凸点锥,KΛ→2XFX×X×Γ→2Y都为集值映射.

    含参集值强向量均衡问题(PSSVEP)如下:

    $ \forall $(λu)∈(ΛΓ),找到${\bar x} $X,使得${\bar x} $K(λ),F($ {\bar x}$yu)$ \subset $C ($\forall $yK(λ)).其解集记为S(λu).

    ε-含参集值强向量均衡问题(ε-PSSVEP)如下:

    $\forall $(λu)∈(ΛΓ),找到${\bar x} $X,使得${\bar x} $K(λ),F(${\bar x} $yu)+ε $\subset $C ($\forall $yK(λ)).其对应的近似解集记为S(ελu).显然有S(0,λu)=S(λu).

    定义1[16]  设XY为拓扑线性空间,FX→2Y是集值映射.

    (ⅰ)令xX,若对Y中的任意开集O,有F(x)$\subset $O,且存在x的开邻域N(x)$\subset $X,使得对$\forall $x′∈N(x),有F(x′)$\subset $O,则称Fx处是上半连续的;

    (ⅱ)令xX,若对Y中的任意开集O,有F(x)∩O,存在x的开邻域N(x)⊂X,使得对∀x′∈N(x),有F(x′)∩O,则称Fx处是下半连续的;

    (ⅲ)若F既是下半连续的又是上半连续的,则称FxX点处是连续的.

    引理1[17]   设XY为拓扑线性空间,FX→2Y是集值映射.

    (ⅰ)若F(x)是紧集,FxX处是上半连续的当且仅当对于X中任意的网{xα},xαxY中任意的网{yα},yαF(xα),均存在yF(x)和{yα}的一个子网yβ,使得yβy

    (ⅱ)FxX处是下半连续的当且仅当∀yF(x),对于X中的任意网{xα},xαx,均存在Y中的网{yα},yαF(xα),使得yαy.

2.   ε-PSSVEP解集的下半连续性
  • 在本节中,我们主要讨论ε-PSSVEP的近似解集S(ελu)的下半连续性.

    定义2  设X为Hausdorff拓扑空间,Y为Hausdorff拓扑线性空间,CY中的锥,∀εY,若∀xαx0,∀εαεH(x0)+εC,存在$ {\bar{\alpha }}$,满足$ H\left( {{x}_{{\bar{\alpha }}}} \right)+{{\varepsilon }_{{\bar{\alpha }}}}\subset C$,则称Hx0处具有严格近似C包含性质.

    定理1   设X为Hausdorff拓扑线性空间,对∀(ελu)∈(YΛΓ),若有:

    (ⅰ)K(·)在Λ上是连续的,且具有紧值;

    (ⅱ)F(·,·,·)在X×X×Γ上是上半连续的;

    (ⅲ) $ \forall \bar{x}$S(ελu),∀yK(λ),F(${\bar{x}} $yu)+ε⊂int C.则S (ελu)是下半连续的.

      假设S(ελu)不是下半连续的,于是存在x0S(ελu),(εαλαuα)→(ελu),对∀xαS(εαλαuα),有xα$ \nrightarrow $x0.

    因为K(·)是下半连续的,所以存在网{ $\overline {{x_\alpha }} $}∈K(λα),则$\overline {{x_\alpha }} $x0.

    由上述假设知,存在子网{ $ $},使得$ {\overline {{x_\beta }} }$x0,且$\overline {{x_\beta }} \notin $S(εβλβuβ).于是存在yβK(λβ),使得

    因为K(·)在Λ上是上半连续的,且具有紧值,于是存在y0K(λ),使得yβy0(如有必要可取子网).又由条件(ⅲ),对于x0S(ελu),y0K(λ),有

    因为int C是开集,且F(·,·,·)是上半连续的,所以存在β0,对∀ββ0,有

    成立,这与(1) 式矛盾.所以结论成立.

    下面给出例子说明条件(ⅲ)是必要的:

    例1  令X=Y= $\mathbb{R} $ΛΓ=[0,1],C= ${\mathbb{R}_ + } $K(λ)=[-λ,1-λ],ε=1,

    F(xyλ)={λ(x-y)-1}

    显然定理1中的条件(ⅰ)与条件(ⅱ)成立.当ε=1时,计算

    此时,显然S1(λ)在λ=0处不是下半连续的.于是S(·,·,·)在(YΛΓ)处不是下半连续的.通过计算可以知道

    F(xy,0)+ε=0∉int C

    不满足条件(ⅲ).

    因此,在定理1中条件(ⅲ)是必要的,不可或缺的.

    注1  通过例1可以发现,条件(ⅲ)不能去掉,但条件(ⅱ)与条件(ⅲ)可以被严格近似C包含性质所代替.在定理1的条件(ⅲ)中包含了解集的信息,下面定理2在关键假设——严格近似C包含性质的条件下,就有效避免了条件中解集信息的出现.

    定理2  设X为Hausdorff拓扑线性空间,对∀(ελu)∈(YΛΓ),若有:

    (ⅰ)K(·)在Λ上是连续的,且具有紧值;

    (ⅱ)F(·,·,·)在X×X×Γ上具有严格近似C包含性质.则S(ελu)是下半连续的.

      假设S(ελu)不是下半连续的,于是存在x0S(ελu),存在(εαλαuα)→(ελu),对∀xαS(εαλαuα),有xα$\nrightarrow $x0.

    因为K(·)是下半连续的,所以存在{ $\overline {{x_\alpha }} $}∈K(λα),则$\overline {{x_\alpha }} $x0.

    由上述的假设知,存在子网$ \left\{ {\overline {{x_\beta }} } \right\} \subset \left\{ {\overline {{x_\alpha }} } \right\}$,使得$\overline {{x_\beta }} $x0,且$\overline {{x_\beta }} \notin $S(εβλβuβ).于是存在yβK(λβ),使得

    又因为K(·)在Λ上是上半连续的,且具有紧值,于是存在y0K(λ),使得yβy0(如有必要可取子网).因为x0S(ελu),所以有

    F(x0yu)+εC

    由条件(ⅱ),存在$ {\bar \beta }$,使得

    这与(2) 式矛盾,所以结论成立.

    下面给出例子说明定理2中条件(ⅱ)也是必要的:

    例2  令X=Y= $\mathbb{R} $ΛΓ=[0,1],C= ${\mathbb{R}_ + } $K(λ)=[0,1],ε= $ \frac{1}{2}$

    于是当λ=0时,

    易知F在(xy,0) 处不是上半连续的.事实上,可取开集

    对于任意的(xy,0) 邻域NF(N)⊂(-1,1) 不一定成立.于是F在(xy,0) 处不是上半连续的,且有

    则定理1中的条件(ⅲ)不满足.而显然定理2中的条件(ⅱ)是成立的.

    通过计算有$ {S_\varepsilon }\left( \lambda \right) = {S_{\frac{1}{2}}}\left( \lambda \right) = \left[{0, 1} \right]$,显然关于参数λ的解集是下半连续的.

    在例2中,定理1是不可用的,但定理2可用.

3.   ε-PSSVEP解集的上半连续性
  • 在本节中,我们主要讨论ε-PSSVEP的近似解集S(ελu)的上半连续性.

    定理3  设X为Hausdorff拓扑线性空间,对于∀ (ελu)∈(YΛΓ),若有:

    (ⅰ)K(·)在Λ上是连续的,且具有紧值;

    (ⅱ)F(·,·,·)在X×X×Γ上是下半连续的.

    则:

    (Ⅰ)S(ελu)是上半连续的;

    (Ⅱ)S(λu)是闭集.

       (Ⅰ)若S(ελu)不是上半连续的,则存在S(ελu)的零元邻域O,满足S(ελu)⊂O,使得对∀(εαλαuα)→(ελu),都有S(εαλαuα)⊄O,即存在xαS(εαλαuα),使得

    xαS(εαλαuα),有:

    由(4) 式及K是上半连续的且具有紧值,利用引理1有xαx0K(λ)(如有必要可取子网).

    下面证明x0S(ελu).事实上,若x0 $\notin $S(ελu),则存在y0K(λ),使得

    于是存在z0F(x0y0u),使得

    由于K是下半连续的且y0K(λ),故存在$\overline {{y_\alpha }} $K(λα),使得$\overline {{y_\alpha }} $y0.

    由(5) 式,对于上述的$\overline {{y_\alpha }} $K(λα),有

    又因为F是下半连续的且z0F(x0y0u0),故存在zαF(xα$ {\overline {{y_\alpha }} }$uα),使得zαz0.

    那么zα+εαC.由C是闭的,且zα+εαz0+ε,于是有z0+εC.与(6) 式矛盾!所以

    x0S(ελu)

    又由S(ελu)⊂Ox0S(ελu)成立,故有x0O,与(3) 式矛盾.

    S(ελu)是上半连续的.

    (Ⅱ)设xαS(λu),于是有:

    xαx0.由(7) 式及K是上半连续的且具有紧值,故有x0K(λ).

    对∀y0K(λ),由K是下半连续的,故存在yαK(λ),使得yαy0.

    对∀zF(x0y0u),由F是下半连续的,故存在zαF(xαyαuα),使得zαz.

    由(8) 式得,zαC.利用C的闭性有zC.于是有

    F(x0y0u)⊂C     ∀y0K(λ)

    故有x0S(λu),即得S(λu)是闭集.

4.   ε-PSSVEP解集的连续性
  • 综合得到ε-PSSVEP的近似解集S(ελu)的连续性.

    定理4  设X为Hausdorff拓扑线性空间,对于∀(ελu)∈(YΛΓ),若有:

    (ⅰ)K(·)在Λ是连续的,且具有紧值;

    (ⅱ)F(·,·,·)在X×X×Γ上是连续的;

    (ⅲ)∀ ${\bar x} $S(ελu),∀yK(λx),F($ {\bar x}$yu)+ε⊂int C.则S(ελu)是连续的.

      综合定理1、定理3可得.

    定理5  设X为Hausdorff拓扑线性空间,对于∀(ελu)∈(YΛΓ),若有:

    (ⅰ)K(·)在Λ上是连续的,且具有紧值;

    (ⅱ)F(·,·,·)在X×X×Γ上是下半连续的;

    (ⅲ)F(·,·,·)在X×X×Γ上具有严格近似C包含性质.

    S(ελu)是连续的.

      综合定理2、定理3可得.

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