Banach 空間中關于公共不動點的強收斂性定理.

胡松林，姚小杰

(湖北師范學院 數(shù)學與統(tǒng)計學院, 湖北 黃石 435002)

在本章中, 令E為實Banach 空間,E*是E的對偶空間. 令C是的E中的非空閉凸子集.T:C→C是非擴張： ‖Tx-Ty‖≤ ‖x-y‖ , ?x,y∈C. 如果x∈C有Tx=x則x是T的不動點.定義F(T) = {x∈C:Tx=x}. 我們用J:E→ 2E*的正規(guī)對偶算子

Jx= {f*∈E*: = ‖x‖2= ‖f*‖2}

其中〈.,.〉 廣義對偶對. 容易知道如果E*嚴格凸則J是單值， 如果E是一致光滑則J在E的有界子集上一致連續(xù). 另外, 如果E自反嚴格凸的Banach 空間并且對偶空間也嚴格凸則J-1是單值, 一對一的, 滿射. 在Hilbert 空間H中,J就是恒等算子.

我們知道如果C是HilbertH上的非空閉子集和PC:H→C是投影算子, 則PC是非擴張的. 實際上這個經常用來刻畫Hilbert 空間, 但是并不能用在Banach 空間中. 所以, Alber[1]在Banach 空間E引進了一個更一般的投影算子∏C:

φ(x,y) = ‖x‖2- 2 〈x,Jy〉+ ‖y‖2

(1)

(‖x‖ -‖y‖)2≤φ(x,y) ≤ (‖x‖ + ‖y‖)2對任意x,y∈X

和

φ(x,y) ≤φ(x,z) +φ(z,y) + 2 〈x-z,Jz-Jy〉 對任意x,y∈X

最近, Shin-Ya Matsushita, Kazuhide Nakajo 和Wataru Takahash[5～6]引進了下面一個迭代序列(2) 關于可數(shù)個閉的相對半非擴張映射，其中xn是按照下面的方式生成:

(2)

其中Tn, (n= 0, 1, … ,∞) 滿足(H) 條件.

(H): {an} ? (-1,∞) 和{bn} ?[0,∞) 使得

φ(z,Tnx) ≤φ(z,x) -anφ(x,Tnx) -bnφ(Tnx,x)

在本文中, 主要受上面定理的啟發(fā), 我們在Banach 空間中引進了迭代方式，并且強收斂于可數(shù)個閉相對半非擴張映射的公共不動點.

1 預備知識

在我們主要定理的證明過程中將用到下面的一些引理.

引理1[1]令K實光滑Banach 空間E中的閉凸子集，x∈E且x0∈K. 則φ(x0,x) =inf {φ(z,x):z∈K} 成立當且僅當

〈z-x0,Jx0-Jx〉 ≥ 0, ?z∈K

引理2[1]令K是實自反嚴格凸光滑的Banach 空間E 中的閉凸子集,x∈E. 則y∈K,

φ(y,Kx) +φ(Kx,x) ≤φ(y,x)

引理3[7]令E是實光滑嚴格凸的Banach 空間,xn和yn為E中兩個點列. 如果xn和yn有界且φ(xn,yn) → 0當n→ ∞, 則xn,yn→ 0, 當n→ ∞.

引理4[6]令E是一致凸的Banach 空間,BR(0) 是E中的閉球. 則存在一個連續(xù)的嚴格增的凸函數(shù)g: [0,∞) → [0,∞) ，g(0)=0 使得

φ(p,x0)-λg(‖JTkx0-Jx0‖

因為JTkx0=Jx0,所以有Tkx0=x0.

2 主要結果

定理1 令C是一致凸一致光滑的實Banach 空間E中的非空閉凸子集.Ti:C→C,i∈是一族閉相對半非擴張映射且滿足

令xn由下面方式生成:

(1)

定理1 先證明Cn是閉凸的. 由Cn的定義知道是閉的. 我們證明Cn是凸的， 因為

φ(z,yn) ≤φ(z,xn) -anφ(xn,yn) -bnφ(yn,xn)

?2 〈z,Jxn-Jyn〉 + ‖yn‖2-‖xn‖2+anφ(xn,yn) +bnφ(yn,xn)≤0

所以Cn是凸的. 下面我們證明F?Cn. 利用歸納法. 顯然F?C=C0. 假設F?Ck則有

φ(p,yk-1) ≤φ(p,xk-1) -anφ(xk-1,yk-1) -bnφ(yk-1,xk-1)

因此p∈Ck+1.F?Cn所以(1) 有定義.

由xn=∏Cnx0和引理2 有

φ(xn,x0) =φ(∏Cnx0,x0) ≤φ(p,x0) -φ(p,xn) ≤φ(p,x0).

則φ(xn,x0) 有界. 另外xn=∏Cnx0，xn+1= ∏Cn+1x0∈Cn+1?Cn所以

φ(xn,x0) ≤φ(xn+1,x0), ?n≥ 1.

φ(xn+m,xn) =φ(xn+m,∏Cnx0)≤φ(xn+m,x0) -φ(∏Cnx0,x0)=

φ(xn+m,x0) -φ(xn,x0).

則φ(xn+m,xn) → 0 當n→ ∞. 由引理3 可得

xn+m-xn→ 0, 當n→ ∞

(2)

φ(xn+1,yn) ≤φ(xn+1,xn) -anφ(xn,yn)

(3)

有

φ(xn,yn)=‖xn‖2-2 〈xn,Jyn〉 + ‖yn‖2=

‖xn+1‖2- 2 〈xn+1,Jyn〉 + ‖yn‖2+ ‖xn‖2- ‖xn+1‖2+ 2 〈xn+1-xn,Jyn〉=

φ(xn+1,yn) + ‖xn‖2-‖xn+1‖2+ 2 〈xn+1-xn,Jyn〉

(4)

將(3),(4)相加得

(1 +an)φ(xn,yn)≤φ(xn+1,xn) + ‖xn‖2-‖xn+1‖2+ 2〈xn+1-xn,Jyn〉≤

φ(xn+1,xn) + (‖xn‖ + ‖xn+1‖ + 2 ‖yn‖) ‖xn+1-xn‖

(5)

因為{xn} 有界, 存在M> 0 使得

‖yn‖2≤M‖yn‖ +M

最后證明x*=∏Fx0. 由xn=∏Cnx0有

〈z-xn,Jx0-Jxn〉 ≥ 0, ?z∈Cn

因為F?Cn有

〈p-xn,Jx0-Jxn〉 ≥ 0, ?p∈F

(6)

對(6) 取極限有

〈z-x*,Jx0-Jx*〉 ≥ 0, ?p∈F

由引理1 有x*=∏Fx0. 完成定理證明.

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