Tính đối ngẫu của nón tiệm cận

Một phần của tài liệu Nón tiệm cận, Hàm tiệm cận và ứng dụng (Trang 29)

Có sự liên hệ giữa hàm giá của một tập và nón tiệm cận của nó. Định lý dưới đây sẽ chỉ ra rằng với tập lồi đóng C ⊂ Rn có thể đưa ra đặc tính đối ngẫu của nón tiệm cận theo nón chắn của C.

Định lý 2.2.1. Cho C ⊂ Rn, C 6= ∅ và C∞∗ là nón cực của C∞. Khi đó (a) domσC ⊂ C∞∗ .

(b) Nếu intC∞∗ 6= ∅ thì intC∞∗ ⊂ domσC. (c) Nếu C lồi thì (domσC)∗ = C∞.

Chứng minh. (a) Lấy bất kỳ y /∈ C∞∗ . Khi đó ∃0 6= d ∈ C∞ : hd, yi > 0 Vì d ∈ C∞∗ ,∃tk → ∞, xk ∈ C : t−k1 →d. Ta có

hd, yi > 0⇔ hxk, yi → +∞ ⇒ y /∈ domσC.

(b) Lấy bất kỳ y /∈ domσC. Khi đó ∃xk ∈ C :hxk, yi → +∞. Không mất tính chất tổng quát ta giả sử rằng

kxkk−1xk → d 6= 0, d ∈ C∞ ⇒ Dkxkk−1xk, yE ≤ 0.

Vì vậy ∀ε > 0 ta có

hd, y+εdi = hd, yi+kdk2 ≤εkdk> 0.

Suy ra y+ εd /∈ C∞∗ ⇒y /∈ intC∞∗ . Vậy intC∞∗ ⊂ domσC

(c) Theo giả thiết C lồi nên C∞ là nón lồi đóng và C∞∗∗ = C∞. Từ (a) ta có

domσC ⊂C∞∗ ⇒ C∞ = C∞∗∗ ⊂ (domσC)∗.

Ngược lại, lấy bất kỳ d ∈ (domσC)∗, t > 0, x ∈ C. Vì td ∈ (domσC)∗ nên với bất kỳ y ∈ domσC ta có

hx+td, yi = hx, yi+htd, yi

≤ hx, yi ≤ sup x∈C

Vì y /∈ domσC nên σC(y) = +∞, bất đẳng thức trên đúng với

∀y ∈ Rn

Sử dụng định lý 1.2.5 ta có ∀t > 0, x + td ∈ C và theo mệnh đề 2.1.5 suy ra d ∈ C∞.

Một phần của tài liệu Nón tiệm cận, Hàm tiệm cận và ứng dụng (Trang 29)