Bài viết đưa ra một số kết quả mới về lý thuyết điểm bất động chung cho lớp các ánh xạ tương thích yếu trong không gian Cone Metric. Mời các bạn cùng tham khảo bài viết để nắm chi tiết nội dung nghiên cứu.
TẠP CHÍ KHOA HỌC, TRƯỜNG ĐẠI HỌC HỒNG ĐỨC - SỐ 2009 ĐỊNH LÝ ĐIỂM BẤT ĐỘNG CHUNG CHO CÁC ÁNH XẠ TƯƠNG THÍCH YẾU TRONG KHƠNG GIAN CONE METRIC Nguyễn Văn Lương1, Lê Văn Đăng1, Nguyễn Xuân Thuần1 Khoa Khoa học Tự nhiên, trường Đại học Hồng Đức TÓM TẮT Bài báo đưa số kết lý thuyết điểm bất động chung cho lớp ánh xạ tương thích yếu khơng gian cone metric MỞ ĐẦU Trong giải tích hàm phi tuyến, lý thuyết điểm bất động có vai trị quan trọng nhiều lĩnh vực tốn học nói chung Chẳng hạn, lý thuyết phương trình vi tích phân (lý thuyết điều khiển tối ưu, lý thuyết hệ động lực, …) Đặc biệt, định lý điểm bất động không gian (on ordered spaces), nón, nón chuẩn tắc, nón qui (cone, normal cone, regular cone),… mở rộng cho nhiều lớp ánh xạ kiểu co (đơn trị, đa trị) khác ([6]-[11]).Gần đây, L.G- Huang, X Zhang ([8] -2007), M Abbas, G Jungck ([6]-2008) số tác giả khác đạt số kết cho lớp ánh xạ co không gian cone metric Mở rộng kết ([6]- định lý 2.1 [8]định lý 1), báo này, đưa số kết chủ đề cho lớp ánh xạ tương thích yếu khơng gian cone metric MỘT SỐ KÝ HIỆU VÀ ĐỊNH NGHĨA Giả sử E không gian Banach thực P tập E Tập P gọi cone, nếu: (i) P đóng, khác rỗng P ≠ {0} , (ii) a, b ∈ , a, b ≥ 0, x, y ∈ P ax + by ∈ P , (iii) x ∈ P − x ∈ P x = Cho cone P ⊂ E , ta xác định quan hệ thứ tự phận ≤ P sau: x ≤ y y − x ∈ P Ký hiệu x < y x ≤ y x ≠ y ; x y y − x ∈ int(P) , int(P) miền P Cone P gọi chuẩn tắc, tồn số K > cho, với x, y ∈ E , từ ≤ x ≤ y suy || x ||≤ K || y || Số thực dương nhỏ thoả mãn tính chất gọi số chuẩn tắc P Định nghĩa 2.1 [8] Cho tập hợp khác rỗng X Ánh xạ d : XxX → E thoả mãn (d1) ≤ d(x, y), ∀x, y ∈ X d(x, y) = ⇔ x = y TẠP CHÍ KHOA HỌC, TRƯỜNG ĐẠI HỌC HỒNG ĐỨC - SỐ 2009 (d2) d(x, y) = d(y, x), ∀x, y ∈ X (d3) d(x, y) ≤ d(x, z) + d(z, y), ∀x, y, z ∈ X gọi cone metric X (X,d) gọi không gian cone metric Ví dụ 2.2 [8] Cho E = , P = {(x, y) ∈ E | x, y ≥ 0} ⊂ ,X = d : XxX → E xác định d(x, y) = (| x − y |, α | x − y |) , α ≥ số Thì (X,d) khơng gian cone metric Định nghĩa 2.3 [8] Cho không gian cone metric (X,d) Khi (a) Dãy {x n } gọi dãy hội tụ tới x, với c ∈ cho d(x n , x) c, ∀n ≥ n (b) Dãy {x n } gọi dãy Cauchy, với c cho d(x n , x m ) 0, tồn n0 0, tồn n0 ∈ c, ∀n, m ≥ n Không gian cone metric không gian đầy đủ, dãy Cauchy X hội tụ X Nếu P cone chuẩn tắc với số chuẩn tắc K dãy {x n } hội tụ tới x, d(x n , x) → n → ∞ ; {x n } dãy Cauchy, d(x n , x m ) → n, m → ∞ , giới hạn dãy ([8]) Nếu P cone chuẩn tắc, x ∈ E, a ∈ , ≤ a ≠ , x ≤ ax, x = ([9]) Định nghĩa 2.4 [12] Cặp ánh xạ A S gọi tương thích yếu, từ Ax = Sx suy SAx = ASx Bổ đề 2.5 Giả sử (X,d) không gian cone metric {x n } dãy X Nếu {x n } hội tụ tới x dãy hội tụ tới x Chứng minh Với c ∈ E mà d(xn, x) c, tồn N ∈ c Với k > N n k > k > N , nên d(x n k , x) , cho với n > N, { } c Do x n k hội tụ tới x.♦ Bổ đề 2.6 Giả sử (X,d) không gian cone metric {x n } dãy X Nếu {x n } dãy Cauchy dãy dãy Cauchy Chứng minh Với c ∈ E mà c, tồn N cho m,n >N, d(xn, xm) c Với k, l > N n k > k > N n l > l > N nên d(x n k , x nl ) { } c Do x n k dãy Cauchy.♦ Bổ đề 2.7 Giả sử (X,d) không gian cone metric {x n } dãy X Nếu {x n } dãy Cauchy có dãy hội tụ tới x {x n } hội tụ tới x TẠP CHÍ KHOA HỌC, TRƯỜNG ĐẠI HỌC HỒNG ĐỨC - SỐ 2009 Chứng minh Với c ∈ E, c, tồn N1 ∈ cho ∀ k >N1, c cho ∀ m,n > N2, d(x n k , x) Vì {xn} dãy Cauchy nên tồn N2 ∈ c d(x n , x m ) Đặt N = max{N1,N2} Với n > N, lấy k > N, ta có d(x n , x) ≤ d(x n , x n k ) + d(x n k , x) c c + =c 2 Do {xn} hội tụ tới x.♦ CÁC KẾT QUẢ Định lý 3.1 Cho không gian cone metric (X,d) cone chuẩn tắc P, với số chuẩn tắc K Giả sử A, B, T, S tự ánh xạ X cho : (1) AX ⊂ TX, BX ⊂ SX (2) Một tập AX, BX, SX TX không gian đầy đủ X (3) Các cặp (A,S) (B,T) tương thích yếu (4) Tồn số thực α ∈ [0,1) cho d(Ax, By) ≤ αd(Sx, Ty), ∀x, y ∈ X Thì A, B, S T có điểm bất động chung Chứng minh Với x0 điểm tuỳ ý thuộc X Do (1), tồn x1 ∈ X cho Tx1 = Ax Tương tự, từ (1) tồn x ∈ X cho Sx = Bx1 ,…Tiếp tục trình ta chọn dãy {y n } X thoả mãn : y 2n = Ax 2n = Tx 2n +1 y 2n +1 = Bx 2n +1 = Sx 2n + , n = 0,1, 2,3, Ta có: d(y 2n , y 2n +1 ) = d(Ax 2n , Bx 2n +1 ) ≤ αd(Sx 2n , Tx 2n +1 ) = αd(y 2n −1 , y 2n ) Tương tự, ta có : d(y 2n +1 , y 2n + ) ≤ αd(y 2n , y 2n +1 ) Vậy với n, ta có : d(y n +1 , y n + ) ≤ αd(y n , y n +1 ) Do : d(y n +1 , y n + ) ≤ αd(y n , y n +1 ) ≤ ≤ α n +1d(y0 , y1 ) Với m > n, d(y m , y n ) ≤ d(y n , y n +1 ) + d(yn +1 , yn + ) + + d(y m −1 , y m ) ( ) ≤ α n + α n +1 + + α m −1 d(y0 , y1 ) TẠP CHÍ KHOA HỌC, TRƯỜNG ĐẠI HỌC HỒNG ĐỨC - SỐ 2009 ≤ Suy d(y m , y n ) ≤ αn d(y0 , y1 ) 1− α αn K d(y0 , y1 ) 1− α αn Vì lim K d(y0 , y1 ) = nên lim d(y m , y n ) = hay d(y m , y n ) → m,n →∞ n →∞ − α m, n → ∞ Vậy dãy {y n } dãy Cauchy X Giả sử TX không gian đầy đủ X Do {y n } dãy Cauchy nên {y 2n } dãy Cauchy TX (Bổ đề 2.6), {y 2n } hội tụ tới u ∈ TX Khi đó, tồn v ∈ X cho Tv = u Vì {y 2n } hội tụ tới u nên {y n } hội tụ tới u (Bổ đề 2.7) {y 2n +1} hội tụ tới u (Bổ đề 2.5) Theo cách xây dựng dãy {y n } trên, ta có: lim Ax 2n = lim Tx 2n +1 = lim Bx 2n +1 = lim Sx 2n + = u n →∞ n →∞ n →∞ n →∞ Trong (4), cho x = x 2n y = v , ta có d(Ax 2n , Bv) ≤ αd(Sx 2n , Tv) = αd(Sx 2n , u) Từ suy d(Ax 2n , Bv) ≤ αK d(Sx 2n , u) Vì lim d(Sx 2n , u) = nên lim d(Ax 2n , Bv) = , hay lim Ax 2n = Bv Vì giới hạn n →∞ n →∞ n →∞ dãy nên u = Bv Vì BX ⊂ SX , nên u ∈ SX Do tồn w ∈ X cho Sw = u Tương tự, cho x = w y = x2n+1 (4), ta Aw = u Như u = Tv = Bv = Sw = Aw Vì Sw = Aw, tính tương thích yếu A S, ta có ASw = SAw, tức Au = Su Ta có d(Au, u) = d(Au, Bv) ≤ αd(Su, Tv) = αd(Au, u) Suy d(Au,u) = 0, hay Au = u Vậy Au = Su = u Lập luận tương tự, ta Bu = Tu = u Vì Au = Bu = Tu = Su = u, hay u điểm bất động chung A, B, T S Nếu giả sử SX đầy đủ Lập luận trên, ta chứng minh u điểm bất động chung A, B, T S Nếu AX đầy đủ, u ∈ AX ⊂ TX Tương tự, BX đầy đủ, u ∈ BX ⊂ SX Do đó, trường hợp ta chứng minh A, B, T S có điểm bất động chung TẠP CHÍ KHOA HỌC, TRƯỜNG ĐẠI HỌC HỒNG ĐỨC - SỐ 2009 Cuối cùng, ta chứng minh u điểm bất động chung Thật vậy, giả sử z điểm bất động chung A, B, T S, ta có: d(u, z) = d(Au, Bz) ≤ αd(Su, Tz) = αd(u, z) Suy d(u,z) = 0, hay u = z ♦ Hệ 3.2 Cho không gian cone metric (X,d) P cone chuẩn tắc, với số chuẩn tắc K Giả sử A, B, S tự ánh xạ X cho : (1) AX ⊂ SX, BX ⊂ SX (2) AX, BX SX không gian đầy đủ X (3) Các cặp (A,S) (B,S) tương thích yếu (4) Tồn số thực α ∈ [0,1) cho d(Ax, By) ≤ αd(Sx,Sy), ∀x, y ∈ X Thì A, B S có điểm bất động chung Chứng minh Trong định lý 3.1 cho T = S.♦ Hệ 3.3 Cho không gian cone metric (X,d) P cone chuẩn tắc, với số chuẩn tắc K Giả sử A, T, S tự ánh xạ X cho : (1) AX ⊂ TX, AX ⊂ SX (2) AX, TX SX không gian đầy đủ X (3) Các cặp (A,S) (A,T) tương thích yếu (4) Tồn số thực α ∈ [0,1) cho d(Ax, Ay) ≤ αd(Sx, Ty), ∀x, y ∈ X Thì A, B, S T có điểm bất động chung Chứng minh Trong định lý 3.1 cho A = B.♦ Hệ 3.4 Cho không gian cone metric (X,d) P cone định chuẩn, với số chuẩn tắc K Giả sử A S tự ánh xạ X cho: (1) AX ⊂ SX AX SX không gian đầy đủ X (2) Cặp (A,S) tương thích yếu (3) Tồn số thực α ∈ [0,1) cho d(Ax, Ay) ≤ αd(Sx,Sy), ∀x, y ∈ X Thì A S có điểm bất động chung TẠP CHÍ KHOA HỌC, TRƯỜNG ĐẠI HỌC HỒNG ĐỨC - SỐ 2009 Chứng minh Trong định lý 3.1 cho A = B, S = T.♦ Hệ 3.5 Cho không gian cone metric (X,d) P cone chuẩn tắc, với số chuẩn tắc K Giả sử A tự ánh xạ X, cho AX không gian đầy đủ X Nếu tồn số thực α ∈ [0,1) cho d(Ax, Ay) ≤ αd(x, y), ∀x, y ∈ X Thì A có điểm bất động Chứng minh Trong hệ 3.4 cho S = id.♦ TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyen Minh Chuong and Nguyen Xuan Thuan, Some random fixed poinT theoremsfor multivalued nonexpansive set-valued mappings, Proc National conference on partialdifferental equations and their applications, Hanoi, pp 131-137.(1999) [2] Nguyen Minh Chuong and Nguyen Xuan Thuan, Random fixed point theorems for multivalued nonlinear mappings Random Oper and Stoch Equa Vol 9, No3, pp 345 – 355 (2001) [3] Nguyen Minh Chương and Nguyen Xuan Thuan, Nonlinear variational inequalities for random weakly semimonotone operators, Random Oper and Stoch Equ Vol 9, No 4, pp 1-10 (2001) [4] Nguyen Minh Chuong and Nguyen Xuan Thuan, Random equations for semi H – monotone operators and weakly semi H – monotone operators Random Oper and Stoch Equa Vol10, No 4, pp1 – (2002) [5] Nguyen Minh Chuong and Nguyen Xuan Thuan Random nonlinear variational in equalities for mappings of monotone type in Banach spaces Stoch Analysis and Appl Vol 24, No 3, pp 489 – 499 (2006) [6] M Abbas, G Jungck Common fixed point results for noncommuting maappings without continuity in cone metric spaces, J Math Anal Appl 341 (2008),pp 416–420 [7] M Abbas , B.E Rhoades Fixed and periodic point results in cone metric spaces Applied Mathematics Letters (in press) [8] L.-G Huang, X Zhang, Cone metric spaces and fixed point theorems of contractive mappings, J Math Anal Appl 332 (2007),pp 1468–1476 [9] D Ilic, V Rakocevic Common fixed point for map on cone metric space, J Math Anal Appl 341 (2008),pp 876–882 [10] P Raja, S M Vaezpour Some Extensions of Banach's Contraction Principle in Complete Cone Metric Spaces, Fixed Point Theory and Applications.Vol 2008 (2008), Article ID 768294 10 TẠP CHÍ KHOA HỌC, TRƯỜNG ĐẠI HỌC HỒNG ĐỨC - SỐ 2009 [11] D.Wardowski, End points and fixed points of set-valued contractions in cone metric spaces, Nonlinear Analysis (in press) [12] G.Jungck, Common fixed points for noncontinuous nonself mappings on nonnumeric spaces, Far East J Math Sci 4(2), (1996), 199-212 [13] Nguyen Van Luong, Nguyen Xuan Thuan, Some fixed point theorems in T- metric spaces.Submitted to NSJOM [14] Nguyen Xuan Thuan, Random solutions to the equation T ( ω, u (ω), u (ω) ) = b(ω) and applications to Elipptic Boudary value problems, preprint Inst of Math No 9, pp1-8, (2000) [15] Nguyen Xuan Thuan and Nguyen Van Can, Random variational inequalities for semi-H-monotone mappings, preprint Inst of Math No 12, pp 1-7, (2002) [16] Nguyen Xuan Thuan and Nguyen Van Can, Random semi-Diffirentiable and pseudo potential operators in Banach spaces, Tuyển tập báo cáo tóm tắt Đại hội Tốn học tồn quốc lần thứ 7, Qui Nhơn , 4-8/8/2008 COMMON FIXED POINT THEOREM FOR WEAKLY COMPATIBLE MAPS IN CONE METRIC SPACES Nguyen Van Luong1, Le Van Dang1, Nguyen Xuan Thuan1 Department of Natural Sciences, Hong Duc University ABSTRACT In this paper, a common fixed point theorem for weakly compatible maps in cone metric spaces are given and proved 11 ... A, B S có điểm bất động chung Chứng minh Trong định lý 3.1 cho T = S.♦ Hệ 3.3 Cho không gian cone metric (X,d) P cone chuẩn tắc, với số chuẩn tắc K Giả sử A, T, S tự ánh xạ X cho : (1) AX ⊂ TX,... 3.1 cho A = B.♦ Hệ 3.4 Cho không gian cone metric (X,d) P cone định chuẩn, với số chuẩn tắc K Giả sử A S tự ánh xạ X cho: (1) AX ⊂ SX AX SX không gian đầy đủ X (2) Cặp (A,S) tương thích yếu (3)... SX không gian đầy đủ X (3) Các cặp (A,S) (A,T) tương thích yếu (4) Tồn số thực α ∈ [0,1) cho d(Ax, Ay) ≤ αd(Sx, Ty), ∀x, y ∈ X Thì A, B, S T có điểm bất động chung Chứng minh Trong định lý 3.1