Ch˜Ïng 5: C¡c i·u ki»n tËi ˜u ı c§p hai

Một phần của tài liệu Các điều kiện tối ưu cấp hai với hiện tượng envelope like trong các bài toán quy hoạch đa mục tiêu không trơn (Trang 25 - 49)

v do ‚ MÎt c¡ch t˜Ïng t¸, b i (4.4) v g(x0) + tkg Do ‚,

(iii) VÓi

∈ T w wk := (xk − x0 − tku)/

N¸u f0 (x0)w ∈ −intcone[C + f0 (x0)u], th¼, vÓi k ı lÓn, f

i·u n y suy ra r¬ng f(xk) − f(x0) ∈ −intC: m¥u thu¨n.

L˜u ˛ r¬ng k¸t luªn cıa ‡nh l˛ 4.2 n‚i v· t§t c£ c¡c iºm thuÎc tªp D2(f, g, h)(x0, u)

lÓn hÏn tªp ˜Òc dÚng trong ‡nh l˛ 4.2 cıa [13], v¼ th¸ k¸t qu£ cıa

chÛng tÊi m¤nh hÏn. HÏn n˙a, ‡nh l˛ 4.2 m rÎng c¡c M»nh · 3.5 cıa [5] v 4.1 cıa [19], m ch¿ x²t tr˜Ìng hÒp h= 0 v g0 (x0)u ∈ −K(g(x0)).

º ¤t ˜Òc t¯ ‡nh l˛ 4.2 mÎt d¤ng Ëi ng¨u theo c¡c nh¥n t˚ Lagrange, ta k˛ hi»u tªp hÒp c¡c nh¥n t˚ Fritz John b i

Λ(x0) := {(c∗, k∗, h∗) ∈ (Rm)∗ × (Rp)∗ × (Rr)∗ : (c∗, k∗, h∗) 6= (0, 0, 0), c∗ ◦ f0

(x0)+ k∗ ◦ g0 (x0) + h∗ ◦ h0 (x0) = 0, c∗∈ C∗, k∗∈

N(−K, g(x0))}. Ta c¦n ‡nh l˛ t¡ch sau ¥y.

BÍ · 4.3 ([27], ‡nh l˛ 20.2).Cho C1, C2 ⊂Rnl c¡c tªp lÁi sao cho C1l a di»n. Khi ‚, tÁn t¤i mÎt si¶u ph¯ng t¡ch ri¶ng C1 v C2v khÊng ch˘a C2n¸u v ch¿ n¸u

C1 ∩ riC2 = ∅.

‡nh l˛ 4.4. Cho intCand intKkh¡c rÈng v c¡c gi£ thi¸t (vÓi (i), (ii) v (iii)) cıa ‡nh l˛ 4.2 th‰a m¢n, vx 0 l nghi»m y¸u‡a ph˜Ïng cıa(P). Khi‚,

(i) tÁn t¤i (c∗, k∗, h∗)∈ Λ(x0) sao cho (c∗, k∗) 6= (0, 0);

(ii) vÓi mÂi u∈ Rn vÓi (f, g, h)0(x0)u ∈ −[C ×clK(g(x0)) \int(C × K(g(x0)))]× {0}, v (y0, z0, w0) ∈D2(f, g, h)(x0, u), tÁn t¤i (c∗, k∗, h∗)∈Λ(x0) sao cho

hc∗, y0i + hk∗, z0i + hh∗, w0i ≥ supk∈A2(−K,g(x0),g0(x0)u)hk∗, ki,

v n¸u, th¶m n˙a,

•h = 0, th¼ (c∗, k∗) 6= (0, 0); •i·u ki»n ch½nh quy c§p hai

(TRu) (g, h)0 (x0)Rn − T (T (−K, g(x0)), g0 (x0)u) × {0} = Rp × Rr,

th‰a, th¼ c∗ 6= 0;

(iii) n¸u w∈ T00(M, x0, u), th¼ tÁn t¤i c∗∈ C∗\ {0} vÓi hc∗, f0 (x0)ui= 0 sao cho

Ch˘ng minh. (i) B i‡nh l˛ 4.2 (i), ¡p dˆng BÍ· 4.3 vÓi

C =

− int[C

2

(0, 0, 0) v α ∈ R sao cho, ∀(y, z, t) ∈

v si¶u ph¯ng

H := {(y, z, t) ∈ Rm × Rp × Rr) : hc∗, yi + hk∗, zi + hh∗, ti = α}

khÊng ch˘a C2. V¼ (f, g, h)0 (x0)Rn v C × K(g(x0)) l c¡c n‚n, α = 0. Khi ‚ (4.7) suy ra r¬ng c∗◦f0(x0) + k∗◦g0 (x0) + h∗◦h0 (x0) = 0. Cho k = 0 trong (4.8) ta ¤t ˜Òc

c∗ ∈ C ∗. °t c = 0 trong (4.8) ta c‚ k∗∈ K(g(x0))∗ = N(−K, g(x0)). V¼ si¶u ph¯ng H khÊng ch˘a C2, (c∗, k∗) 6= (0, 0).

(ii) Gi£ s˚ A2(−K, g(x0), g0 (x0)u) 6=∅ (n¸u khÊng, k¸t qu£ l t¦m th˜Ìng). Theo ‡nh l˛ 4.2 (ii), ¡p dˆng BÍ · 4.3 vÓi C1 = (f, g, h)0(x0)Rn+(y0, z0, w0) v C2=−intcone[C +

f0 (x0)u] ×IT 2(−K, g(x0), g0 (x0)u) ×{0}, ta¤t˜Òc (c∗, k∗, h∗) ∈ (Rm)∗ ×(Rp)∗ ×(Rr)∗

vÓi (c∗, k∗, h∗) = (0,0,0) v α

−intcone[C + f0 (x0)u] v

hc

v si¶u ph¯ng

H gian con, t¯ (4.9) ta c‚, vÓi mÂi (y, z, t) ∈(f, g, h)0(x0)Rn

v v¼ th¸ c∗ ◦ f0 (x0) + k∗ ◦ g0(x0) + h∗ ◦ h0(x0) = 0 v V¼

f0 (x0)u], m suy ra r¬ng

(4.10), ta c‚ hk∗

k ∈ A2(−K, g(x0), g0 (x0)u) (xem M»nh· 1.3 (iv)). i·u n y cÚng vÓi (4.11) suy ra r¬ng

hc∗, y0i + hk∗, z0i + hh∗, w0i ≥ supk∈A2(−K,g(x0),g0(x0)u)hk∗, ki.

º th§y r¬ng (c∗, k∗, h∗) ∈ Λ(x0) nh˜ y¶u c¦u, ta quan s¡t t¯ M»nh · 3.1 [8], A2(−K, g(x0), g0 (x0)u) + T (T (−K, g(x0)), g0 (x0)u) ⊂ A2(−K, g(x0), g0 (x0)u). Do ‚, hk∗, k+k1i ≤ α, vÓi k ∈ A2(−K, g(x0), g0 (x0)u) v k1 ∈ T (T (−K, g(x0)), g0 (x0)u). V¼ T (T (−K, g(x0)), g0 (x0)u) l n‚n, t¯ cÊng th˘c (2.110) trong [6] suy ra r¬ng

k∗ ∈ −[T (T (−K, g(x0)), g0 (x0)u)]∗ = {k∗∈ N(−K, g(x0)) : hk∗, g0 (x0)ui = 0}. (4.12) B¥y giÌ, gi£ s˚ h= 0. N¸u (c∗, k∗) = (0,0), th¼ b i (4.9) v (4.10), α = 0 v do ‚ si¶u ph¯ng H ch˘a C2: m¥u thu¨n.

Gi£ s˚i·u ki»n (TRu) th‰a m¢n, t˘c l , vÓi mÂi (y, z)∈Rp×Rr, tÁn t¤i x∈Rnv

k ∈ T (T (−K, g(x0)), g0 (x0)u) sao cho (g, h)0 (x0)x − (k, 0) = (y, z). Do‚, h(k∗, h∗), (y, z)i = hk∗, g0 (x0)xi + hh∗, h0 (x0)xi − hk∗, ki.

N¸u c∗ = 0, th¼ v¸ ph£i cıa ¯ng th˘c tr¶n b¬ng −hk∗, ki, v¼ (c∗, k∗, h∗) ∈ Λ(x0). B i (4.12) hk∗, ki ≤ 0. V¼ (y, z) l tÚy ˛, (k∗, h∗) = (0, 0): m¥u thu¨n.

(iii) i·u n y suy ra t¯ ‡nh l˛ 4.2 (iii) v ‡nh l˛ t¡ch thÊng th˜Ìng.

Sau ¥y l h» qu£ tr¸c ti¸p cıa ‡nh l˛ 4.4 khi h= 0.

H» qu£ 4.5. Cho c¡c gi£ thi¸t cıa ‡nh l˛ 4.4 th‰a m¢n,h = 0, v x0 l ‡a ph˜Ïng cıa (P). Khi ‚,

Λ (x ) :=

1 0

(ii) vÓi mÂi u∈ Rn

(y0, z0) ∈ D2(f, g)(x0, u), tÁn t¤i (c∗, k∗) ∈ Λ1(x0) sao cho

v c∗= 0 n¸u, th¶m n˙a, i·u ki»n ch½nh quy sau ¥y th‰a

6 (TR1u)

(iii) n¸uw

hc∗, f0 (x0)wi ≥ 0.

L˜u ˛ 1. (i) Kh¯ng‡nh (iii) trong c¡c ‡nh l˛ 4.2 v

c¡c h m g v h tÚy ˛. HÏn n˙a, n¸u ta

l-Ín‡nh t¤i x0v d˜Ói ch½nh quy metric theo h˜Óng t¤i (x0, u) Ëi vÓi −K × {0}, th¼ kh¯ng ‡nh (iii) tr n¶n m¤nh hÏn v ˜Òc di¹n t£ theo g v h nh˜ sau: n¸u g0(x0)w∈

T 00 (−K, g(x0), g0 (x0)u) v h0 (x0)w = 0, th¼ tÁn t¤i c∗∈ C∗ \ {0} vÓi hc∗, f0 (x0)ui = 0 sao cho hc∗, f0(x0)wi ≥0. Thªt vªy, ¡p dˆng M»nh · 4.6 d˜Ói ¥y vÓi (g, h) thay v¼ g

v K 0 }thay v¼ T 00 ,−ta × { c‚ T 00 (M, x0, u) = {w ∈ Rn : (g, h)0 (x0)w ∈ T 00 (−K × {0}, (g, h)(x0), (g, h)0 (x0)u)} = {w ∈ Rn : g0 (x0)w ∈ T 00 (−K, g(x0), g0 (x0)u), h0 (x0)w = 0}.

(ii) M°c dÚ ta ¢ bi¸t biºu th˘c sau ¥y xu§t hi»n trong ‡nh l˛ 4.4 l khÊng d˜Ïng:

supk∈A2(−K,g(x0),g0(x0)u)hk∗, ki ≤ 0,

ta muËn ˜a ra lÌi gi£i th½ch Ïn gi£n v¼ t¦m quan trÂng cıa n‚. B i M»nh · 1.3 (i), ta c‚

A2(−K, g(x0), g0 (x0)u) ⊂clcone[cone(−K − g(x0)) − g0 (x0)u].

M°c kh¡c (xem ph¦n cuËi cıa ph²p ch˘ng minh ‡nh l˛ 4.4 (ii) v M»nh · 2.5 (ii) [15]),

k∗ ∈ −[T (T (−K, g(x0)), g0 (x0)u)]∗ = −[clcone(cone(−K − g(x0)) − g0 (x0)u)]∗.

i·u n y d¨n ¸n (4.13). CÊng th˘c n y ph£n ¡nh hi»n t˜Òng envelop-like, b i v¼ n‚ c‚ thº th‰a m¢n nh˜ l b§t ¯ng th˘c ch°t. Supremum trong (4.13) tri»t ti¶u (v giËng tr˜Ìng hÒp cÍ iºn) n¸u 0∈A2(−K, g(x0), g0 (x0)u). °c bi»t, i·u n y x£y ra n¸u ta x²t c¡c i·u ki»n c¦n c§p hai ch¿ cho h˜Óng u∈ Rn vÓi g0(x0)u∈ cone(−K− g(x0)) = −K(g(x0)) (xem M»nh· 1.3 (v) (b)), nh˜ nhi·u t¡c gi£ th¸c hi»n. Tuy nhi¶n, ‡nh l˛ 4.4 x²t h˜Óng u vÓi g0 (x0)u ∈ clcone(−K − g(x0)) = −clK(g(x0)). Ngh¾a l , hi»n t˜Òng envelop-like x£y ra cho c¡c iºm u trong lÍ hÍng bao ‚ng d˜Ìng nh˜ nh‰ n y. ChÛng ta nh§n m¤nh r¬ng khÊng c‚ hi»n t˜Òng envelop-like x£y ra cho g0

(x0)u∈−K(g(x0)), ngay c£ khi iºm n y n¬m tr¶n bi¶n.

HÏn n˙a, n¸u K l tªp a di»n, th¼ −K(g(x0)) l ‚ng, v v¼ th¸ cÙng khÊng c‚ hi»n t˜Òng envelop-like x£y ra.

H» qu£ 4.5 m rÎng ‡nh l˛ 4.1 cıa [19] v ‡nh l˛ 3.1 cıa [5], do x²t th¶m c¡c iºm u

trong lÍ hÍng n‚i tr¶n v x£y ra hi»n t˜Òng. HÏn n˙a, n¸u h= (h1, ..., hr) kh£ vi c§p hai

t¤i x0 vÓi h01(x0), ..., h0r(x0) Îc lªp tuy¸n t½nh, th¼ i·u ki»n (MF) th‰a m¢n vÓi S ={0}

v , do ‚, i·u ki»n (DMSRu) cÙng th‰a m¢n. V¼ th¸, ‡nh l˛ 4.4 (t˜Ïng ˘ng, ‡nh l˛ 4.2) c£i thi»n Theorem 2 (t˜Ïng ˘ng, ‡nh l˛ 1) cıa [13], trong ‚ c¡c gi£ thi¸t giÓi h¤n hÏn nh˜ sau: f0v g0

Fr²chet c§p hai t¤i x0

˜Òc dÚng trong c¡c ‡nh l˛ 4.2 v

K¸t qu£ sau ¥y cho ta mÎt °c tr˜ng cıa n‚n ti¸p xÛc c§p hai ti»m cªn cıa tªp ch§p nhªn ˜Òc M = g−1(−K).

M»nh· 4.6.Cho h mgll-Ín‡nh t¤ix

0 d˜Ói ch½nh quy metric theo h˜Óng t¤i (x0, u) Ëi vÓi

−K. Khi‚, vÓi M = g−1(−K) ta c‚

T 00 (M, x0, u) = {w ∈ Rn : g0 (x0)w ∈ T 00 (−K, g(x0), g0 (x0)u)}.

Ch˘ng minh. VÓi sao cho xk :=x0 + tku+

V¼ g(xk) ∈ −K, ta c‚ g0 (x0)w ∈ T00 (−K, g(x0), g0 (x0)u).

B¥y giÌ gi£ s˚ g0 (x0)w ∈ T 00 (−K, g(x0), g0 (x0)u). Khi ‚, tÁn t¤i (tk, rk) → (0+, 0+) : tk/rk → 0 v zk → g0 (x0)w sao cho g(x0) + tkg0 (x0)u + 12 tkrkzk ∈ −K vÓi mÂi k. B i gi£ thi¸t v· d˜Ói ch½nh quy metric, vÓi k ı lÓn, ta c‚ tk ∈ (0, ρ) v uk := u+ 12 rkw ∈ Bn(u, ρ) sao cho

d(x0 + tkuk, M) ≤ µd(g(x0 + tkuk), −K) ≤ µkg(x0 + tkuk) − g(x0) − tkg0 (x0)u − 12 tkrkzkk ≤ µ(kg(x0 + tkuk) − g(x0) − g0 (x0)(tkuk)k + k12 tkrkg0 (x0)w − 12 tkrkzkk) ≤ µϑktkukk2 + 12 µtkrkkg0 (x0)w − zkk = 12 µtkrk(2ϑ(tk/rk)kukk2 + kg0 (x0)w − zkk) (b§t ¯ng th˘c sau cÚng ˜Òc suy ra t¯ BÍ · 3.2). V¼ zk →g0(x0)w, b§t ¯ng th˘c n y d¨n ¸n tÁn t¤i xk ∈M sao cho kx0+ tkuk−xkk/12tkrk →0. Do ‚, w∈ T00 (M, x0, u) v¼

wk :=xk −x 0 −t ku =xk −x 0 −t ku k +w→w. tkrk/2 tkrk/2

V½ dˆ sau ¥y cho th§y mÎt tr˜Ìng hÒp m ‡nh l˛ 4.4 c‚ thº ¡p dˆng ˜Òc trong khi mÎt sË k¸t qu£ g¦n ¥y khÊng ¡p dˆng ˜Òc.

V½ dˆ 4.1. Choϕ: [0,+∞)→R˜Òc‡nh ngh¾a b i

ϕ(s) =

V¼ ϕ khÊng gi£m tr¶n [0,+∞), h m ˜Òc ‡nh ngh¾a cho x

v c‚ c¡c ¤o h m b¶n ph£i v b¶n tr¡i, vÓi q∈ N, θ+0(1/q) = 1/q, θ−0(1/q) = 1/(q + 1). Cho C = K = R+, x0 = (0, 0) v f,g, h : R2 → R ˜Òc ‡nh ngh¾a b i f(x1, x2) = g(x1, x2) = 12 x21 + x1 + x32, h(x1, x2) = −x21 − x2. Khi ‚, g v h l c¡c h m thuÎc lÓp C2v ta c‚ f0 (x0) = (0, 1), g0 (x0) = (1, 0), h0 (x0) = (0, −1).

V¼ i·u ki»n (MF) Ëi vÓi

u ∈ R

Λ(x0) = {(c∗, k∗, h∗) ∈ R3 : c∗ = h∗ > 0, k∗ = 0}.

H m f khÊng kh£ vi trong U\ {x0}, vÓi b§t c˘ l¥n cªn U cıa x0. Do ‚, ta khÊng thº dÚng ‡nh l˛ 2 cıa [13].

Ta kh¯ng ‡nh r¬ng f l l-Ín‡nh t¤i x0.

Thªt vªy, cho U l mÎt l¥n cªn cıa x0,

x = (x1, x2) ∈ U, v u = (u1, u2) ∈ S2. N¸u x1 > 0, th¼ |fl(x, u) − fl(x0, u)| = |2x1u1| ≤ 2kx − x0k. N¸u x1 < 0, th¼

|fl(x, u) − fl(x0, u)| = |θ±0(x1)u1| ≤ lims→x±1 ϕ(s) ≤ −x1 ≤ kx − x0k.

N¸u x1 = 0, th¼ |fl(x, u) − fl(x0, u)| = 0. Nh˜ th¸, f l l-Ín‡nh t¤i x0, v¼ |fl(x, u) −

l

f (x0, u)| ≤ 2kx − x0k vÓi mÂi x ∈ U v u ∈ S2. ChÂn u= (−1, 0). Khi ‚

(f, g, h)0 (x0)u = (0, −1, 0) ∈ −[C×clK(g(x0))\ int(C × K(g(x0)))] × {0}, A2(−K, g(x0), g0 (x0)u) = R, D2(f, g, h)(x0, u) = {(1 + α, β, −2 − α) : α, β ∈ R}.

(º t½nh th nh ph¦n ¦u ti¶n cıa D2(f, g, h)(x0, u), quan s¡t r¬ng |x| − ln(1 +|x|) ≤

0|x| ϕ(s)ds ≤ R( 0 0, w0) ∈ R y , z c‚ hc∗, y0i + hk∗, z0i + hh

B i ‡nh l˛ 4.4 (ii), (v¼ khÊng c‚ hi»n t˜Òng envelope-like x£y ra), x0khÊng l y¸u ‡a ph˜Ïng.

Trong v½ dˆ sau ¥y, H» qu£ 4.5 thuªn ti»n hÏn nhi·u k¸t qu£ g¦n ¥y.

V½ dˆ 4.2. Cho C

x0 = (0, 0), v f : R → R v g : R → R (x0, u) Ëi vÓi tªp n y vÓi mÂi

trong ‚ θ ˜Òc ‡nh ngh¾a trong V½ dˆ 4.1 (v

Khi ‚, g l h m thuÎc lÓp

0

f(x0) = (0, 1)

R„ r ng K l n‚n lÁi ‚ng vÓi intK 6= ∅. B¥y giÌ ta t½nh K(g(x0)) = cone(K +g(x0)).

VÓi (t1, t2, t3) ∈ K(g(x0)), (t1, t2, t3) = α[(k1, k2, k3) + (0, 1, 0)] ⇔ t1 = αk1, t2 = α(k2 + 1), t3 = αk3vÓi α ≥ 0 v (k1, k2, k3) ∈ K. N¸u α = 0, th¼ (t1, t2, t3) = (0, 0, 0). N¸u α > 0, th¼ k1 = t1/α, k2 = (t2/α) − 1, k3 = t3/α. Ta c‚ k2 ≤ 0 ⇔ t2 ≤ α, k3 ≤ 0 ⇔ t3 ≤ 0, k2k3 ≥ 2k12⇔ (t2 − α)t3 ≥ 2t21.

Ta c‚ hai tr˜Ìng hÒp. N¸u t3 = 0, th¼ d¹ d ng th§y r¬ng t1 = 0. V¼ t2 ≤α, ta ˜Òc

(t1, t2, t3) = (0, β2, 0) vÓi β2 N¸u t3 <0, th¼ t2 ≤ α+ (2t12/t3). V¼ th¸ (t1, t2, t3) = (β1, β2, β3) vÓi β1, β2 T¯ (4.14) - (4.16), ta ¤t ˜Òc K(g(x0)) = {(k1, k2, k3) ∈ R3 : k3 < 0} ∪ {(0, k2, 0) : k2∈ R}. HÏn n˙a, T (−K, g(x0)) = {(k1, k2, k3) ∈ R3 : k3 ≥ 0}, N(−K, g(x0)) = {λ(0, 0, −1) : λ ∈ R}, Λ1(x0) = {(c∗, k∗) ∈ R × R3 : c∗ = α > 0, k∗ = α(0, 0, −1)}.

T˜Ïng t¸ nhˆ trong V½ dˆ 4.1, ta c‚ thº ch˘ng minh r¬ng f l l-Ín ‡nh t¤i x0 v khÊng kh£ vi trong

U\ {x0}, vÓi b§t c˘ l¥n cªn U cıa x0. Cho u= (u1, u2)∈R2sao cho

Khi ‚, u= (u1,0) vÓi u1 th¼ g0 (x0)u 6∈ −K(g(x0)). N¸u u = 0, th¼ g0 (x0)u ∈ −K(g(x0)) v {(β, γ, 0, β) : β, γ (1, 0, 0, − 1)∈ C hk∗, z0i = 0. Do‚,‡nh l˛ 4.1 cıa [19] v M°c kh¡c, chÂn u= (1,0), ta c‚ A2(−K, g(x0), g0 (x0)u) = {(k1, k2, k3) ∈ R3 : k3 ≥ 4}, D2(f, g)(x0, u) = {(−6 + β, γ, 2, β) : β, γ ∈ R}. VÓi α > 0, cho (c∗, k∗) = (α, 0, 0, −α) ∈ Λ1(x0), ta c‚ supk∈A2(−K,g(x0),g0(x0)u)hk∗, ki = −4α, v , vÓi (y0, z0)∈ D2(f, g)(x0, u), hc∗, y0i + hk∗, z0i = α(−6 + β) − αβ = −6α < −4α. B i H» qu£ 4.5 (ii),x

0 khÊng l nghi»m y¸u ‡a ph˜Ïng cıa b i to¡n (P).

V½ dˆ ti¸p theo minh hÂa vi»c ¡p dˆng kh¯ng ‡nh (iii) cıa H» qu£ 4.5 trong tr˜Ìng hÒp m kh¯ng ‡nh (ii) khÊng ¡p dˆng ˜Òc.

V½ dˆ 4.3. Cho C = R+, K ={0}, x0

˜Òc ‡nh ngh¾a b i g(x1, x2) =x13+ x22

V¼ intK =∅, H» qu£ 4.5 (ii) khÊng thº ¡p dˆng ˜Òc. Th˚ kiºm tra kh¯ng ‡nh (iii), ta c‚

M = {(x1, x2) ∈ R2 : x31 + x22 = 0}, T (M, x0) = {(u1, u2) ∈ R2 : u1 ≤ 0, u2 = 0}.

VÓi u = (−1, 0) ∈ T (M, x0), T 00 (M, x0, u) = R2. L§y w = (w1, w2) vÓi w2 < 0. Khi ‚, vÓi mÂi c∗ ∈ C∗ \ {0} vÓi hc∗, f0 (x0)ui = 0, t˘c l , c∗ >0, ta c‚ hc∗, f0 (x0)wi =c∗w < 0.

B i (iii),x

0 khÊng l nghi»m y¸u ‡a ph˜Ïng.

L˜u ˛ r¬ng c¡c x§p x¿ (˜Òc ‡nh ngh¾a trong [1, 16]) l c¡c lo¤i ¤o h m r§t tÍng qu¡t trong vi»c nghi¶n c˘u c¡c i·u ki»n tËi ˜u (xem [18, 20, 21]). V½ dˆ sau ¥y ch˘ng t‰ r¬ng H» qu£ 4.5 c‚ thº ¡p dˆng ˜Òc trong khi c¡c i·u ki»n c¦n theo c¡c x§p x¿ trong ‡nh l˛ 4.1 cıa [20] khÊng ¡p dˆng ˜Òc.

V½ dˆ 4.4. ChoC =R+, K=R,x0= 0, v f, g :R →R ˜Òc‡nh ngh¾a b i g= 0 v f(x) =

(f ˜Òc l§y t¯ V½ dˆ 4.1 cıa [19]). Khi ‚, f kh£ vi li¶n tˆc t¤i x0 v hÒp c¡c nh¥n t˚ Fritz John cıa (P) l

Λ1(x0) = {(c∗, k∗) ∈ R2 : c∗ > 0, k∗ = 0}. VÓi u = 1, A2(−K, g(x0), g0 (x0)u) = R, D2(f, g)(x0, u) = {(−1, 0)}, v Λ1(x0), ta c‚

hc∗, −1i + hk∗, 0i = −c∗ < supk∈A2(−K,g(x0),g0(x0)u)hk∗, ki = 0. B i H» qu£ 4.5 (ii), x0 khÊng l

B¥y giÌ ta th˚ dÚng ‡nh l˛ 4.1 cıa [20]. Hiºn nhi¶n r¬ng vÓi mÂi u∈ Rn, T2(M, x0, u) =

00

T (M, x0, u) = R. Ta t½nh x§p x¿ c§p hai cıa f t¤i x0v c¡c tªp li¶n quan nh˜ sau:

Bf (x0) = {−1/2} ∪ (α, +∞) vÓi α > 0, clBf (x0) = {−1/2} ∪ [α, +∞) v

[0,+∞). V¼ th¸,x

0th‰a m¢n c¡ci·u ki»n c¦n trong‡nh l˛ 4.1 cıa [20]

Ch˜Ïng 5: C¡c i·u ki»n tËi ˜u ı c§p hai

Trong ph¦n n y, ta x²t b i to¡n (P) vÓi h = 0, v C, K c‚ thº khÊng lÁi vÓi ph¦n trong rÈng. BÍ · sau ¥y ˜Òc s˚ dˆng º ch˘ng minh c¡c i·u ki»n ı c§p hai.

BÍ · 5.1. Gi£ s˚x0∈M⊆Rn. N¸uxk∈M\ {x0}hÎi tˆ¸nx0, th¼ tÁn t¤iu ∈ T (M, x0) \ {0} v mÎt d¢y con, cÚng k˛ hi»u xk, sao cho

(i) (xk − x0)/tk → u, trong ‚ tk = kxk − x0k;

(ii) ([15], BÍ · 3.4) ho°cz ∈ T 2(M, x0, u)∩u⊥ tÁn t¤i sao cho(xk −x0 −tku)/

ho°c z

1 ∈

tku)/ 2 tkrk → z, trong ‚ u⊥l ph¦n bÚ tr¸c giao cıa u ∈ Rn ‡nh l˛ 5.2. X²t b i to¡n (P) vÓih= 0, chofvgll-Ín‡nh t¤ix0∈M. Khi‚,mÎt trong c¡ci·u ki»n sau lıºx

0 l nghi»m chc chn‡a ph˜Ïng c§p hai.

(i) ∀u ∈ Sn,∃(c∗, k∗) ∈ C∗ × K(g(x0))∗sao cho c∗, f0

h

(ii) ∀u ∈Sn vÓi u ∈ T (M, x0) v

(a) ∀w ∈ T 2(M, x0, u) ∩ u⊥, ∀(y0, z0) ∈ d2(f, g)(x0, u) vÓi g0 (x0)w + z0 ∈ T 2(−K, g(x0), g0 (x0)u), ∃(c∗, k∗) ∈ Λ1(x0) (˜Òc‡nh ngh¾a trong H» qu£ 4.5) th ‰a m¢n

h

c∗, y

0i (b) ∀w ∈ T 00 (M, x0, u) ∩ u⊥ \ {0},∃c∗ ∈

C∗ \ {0} vÓi hc∗, f0 (x0)ui = 0 th‰a m¢n hc∗, f0 (x0)wi > 0.

Ch˘ng minh. (i) Xem ‡nh l˛ 4.2 (i) trong [19]. (ii) Gi£ s˚ ph£n ch˘ng r¬ng tÁn t¤i xk ∈M∩ Bn(x0,

f(xk) − f(x0) + ck∈ Bm(0,

trong ‚ tk =kxk −x0k. Ta c‚ thº gi£ s˚ (xk −x0)/tk →u ∈ T (M, x0) ∩ Sn. Chia (5.2) cho tk v qua giÓi h¤n, ta ˜Òc f0(x0)u∈−C. B i BÍ · 5.1, ch¿ c¦n x²t hai tr˜Ìng hÒp sau l ı.

Tr˜Ìng hÒp mÎt: TÁn t¤i w ∈ T 2(M, x0, u)∩u⊥ sao cho wk := (xk −x0 −tku)/12

t2k → w. B i M»nh · 3.4 (i), ta c‚ (y

k

vÓi (y, z) ∈ D2p(f, g)(x0, u, w). B i M»nh · 3.5, vÓi (y0, z0) ∈ d2(f, g)(x0, u). V¼ g(xk) ∈ −K v

zk = (g(xk) − g(x0) − tkg0 (x0)u)/ suy ra r¬ng g0 (x0)w+ z0

B i gi£ thi¸t (ii) (a), tÁn t¤i (c∗, k∗)∈ Λ1(x0) th‰a m¢n (5.1). CÎng th¶m hc∗, f0

(x0)wi 25 v o hai v¸ cıa (5.1) v t˜Ïng ˜Ïng vÓi dÚng ¯ng th˘c c∗ ◦f0(x0) +k∗◦ g0(x0) = 0, b§t ¯ng th˘c (5.1) hc∗, f0 (x0)w + y0i > 0. M°t kh¡c, t¯ (5.2) ta suy ra (f(xk) − f(x0) − tkf0 (x0)u)/12 t2k + (ck + tkf0 (x0)u)/12 t2k → 0. V¼ sË h¤ng ¦u ti¶n ¥y lyk, s¸ hÎi tˆ tr¶n d¨n¸n

y = f0 (x0)w + y0∈ −clcone(C + f0 (x0)u).

V¼ f0(x )u C, g0

0 ∈ −

hc∗, f0 (x0)ui = 0, v

m¥u thu¨n vÓi (5.3).

Tr˜Ìng hÒp hai: TÁn t¤i rk → 0+ sao cho tk/rk → 0 v

B i gi£ thi¸t (ii) (b), tÁn t¤i c∗

M»nh · 3.4 (iii), ta c‚

(f(xk) − f(x0) − tkf0 (x0)u)/12 tkrk → f0 (x0)w. M°t kh¡c, t¯ (5.2) ta suy ra

(f(xk) − f(x0) − tkf0 (x0)u)/12 tkrk + (ck + tkf0 (x0)u)/12 tkrk → 0.

V¼ th¸, f0 (x0)w ∈ −clcone(C + f0(x0)u). Do ‚, hc∗, f0(x0)wi ≤ 0: m¥u thu¨n.

L˜u ˛ 2. (i) i·u ki»n (ii) (a) trong ‡nh l˛ 5.2 hiºn nhi¶n ˜Òc suy ra b i mÎt trongc¡c i·u ki»n

sau ¥y (a0) ∀w ∈ Rn,∀(y0, z0) ∈ d2(f, g)(x0, u) vÓi g0 (x0)w + z0∈ T 2(−K, g(x0), g0 (x0)u), ∃(c∗, k∗) ∈ Λ1(x0) th‰a m¢n (5.1). (a00 ) ∀ (y0 , z )0

(ii) i·u ki»n (ii) (b) trong ‡nh l˛ 5.2 ˜Òc suy ra b i mÎt trong c¡c i·u ki»n sau ¥y (b0 ) ∀w ∈ u⊥ \ {0} vÓi hk∗, g0 (x0)wi < 0. (b00 ) w ∀ ∈ Λ (x ), h k ∗, g0 1 0

Th¸c vªy, b i M»nh · 3.4 (iii), n¸u w∈ T00(M, x0, u), th¼

g0 (x0)w ∈ T 00 (−K, g(x0), g0 (x0)u) ⊂clcone[cone(−K − g(x0)) − g0 (x0)u]. Do ‚, ‡nh l˛ 5.2 c£i thi»n ‡nh l˛ 3 cıa [13], trong ‚

‡nh t¤i x0 v c¡c i·u ki»n (a') v (b) ˜Òc dÚng. L˜u ˛ r¬ng, thay v¼

nh˜ trong c¡c i·u ki»n c¦n, trong ‡nh l˛ 5.2 ta dÚng tªp nh‰ hÏn

˜Òc k¸t luªn m¤nh hÏn.

(iii) B¥y giÌ ta n‚i ¸n lÍ hÍng gi˙a i·u ki»n c¦n trong ‡nh l˛ 4.4 v i·u ki»n ı trong ‡nh l˛ 5.2. ¦u ti¶n l˜u ˛ r¬ng, n¸u u∈T(M, x0), th¼ g0 (x0)u ∈T(−K, g(x0)) =

−clK(g(x0)). V¼ th¸, ‡nh l˛ 5.2 (ii) cÙngÛng n¸u c¡c h˜Óng u ∈ Snsao cho (f, g)0 (x0)u ∈ −[C×clK(g(x0))] ˜Òc x²t¸n (nh˜ trong‡nh l˛ 4.4). HÏn n˙a,‡nh l˛ 4.4 (t˜Ïng˘ng, ‡nh l˛ 5.2) cÙng Ûng (th¸c s¸ y¸u hÏn) n¸u ta thay D2 (t˜Ïng ˘ng,

d2) b i d2 (t˜Ïng ˘ng, D2). Ngay c£ vÓi vi»c l m y¸u i nh˜ tr¶n, khi −K th‰a m

¢n t½nh ch§t sau t¤i g(x0): T 2(−K, g(x0), u) = A2(−K, g(x0), u) vÓi mÂi u ∈ Rp, lÍ hÍng n‚i tr¶n l nh‰:

c¡c b§t ¯ng th˘c trong i·u ki»n c¦n ˜Òc thay b i c¡c b§t ¯ng th˘c ch°t trong i·u ki»n ı.

Trong v½ dˆ sau ¥y, ‡nh l˛ 5.2 kh¯ng ‡nh nghi»m chc chn, trong khi c¡c k¸t qu£ g¦n ¥y th¼ khÊng.

V½ dˆ 5.1. X²t V½ dˆ 4.2 nh˜ng vÓif˜Òc‡nh ngh¾a b i (θnh˜ trong V½ dˆ 4.1) f(x1, x2) =

T˜Ïng t¸ nh˜ trong V½ dˆ 4.2, ta c‚ thº ch˘ng minh r¬ng f l l-Ín‡nh t¤i x0v

f0 (x0) = (0, 1). Khi‚, vÓi u = (1, 0) ∈ S2v (c∗, k∗) ∈ C∗ × K(g(x0))∗, ta c‚ hc∗, f0 (x0)ui + hk∗, g0 (x0)ui = 0.

Do ‚, i·u ki»n (i) trong ‡nh l˛ 5.2 khÊng th‰a m¢n. Cho u= (u1, u2)∈S2sao cho

(f, g)0 (x0)u ∈ −[C×clK(g(x0))]. Khi‚, u = (u1, 0) vÓi u1 = ±1. Ta c‚

T 2(−K, g(x0), g0 (x0)u) = A2(−K, g(x0), g0 (x0)u),

v do ‚, vÓi k∗= (0, 0, −1) ∈ N(−K, g(x0)), supk∈T 2(−K,g(x0),g0 (x0)u)hk∗, ki = −4. N¸u u1 = 1, th¼ vÓi (y0, z0) ∈ d2(f, g)(x0, u) = {(−2, 0, 2, 0)}, tÁn t¤i (c∗, k∗) = (1, 0, 0, −1) ∈ Λ1(x0) th‰a m¢n

hc∗, y0i + hk∗, z0i = −2 > supk∈T2(−K,g(x0),g0(x0)u)hk∗, ki. N¸u u1=−1, th¼ vÓi (y0, z0)∈ d2(f, g)(x0, u), tÁn t¤i tk →0+ sao cho y0 = limk→+∞

v z0 = (0, 2, 0). V¼ th¸, vÓi (c∗, k∗) = (1, 0, 0, −1) ∈ Λ1(x0), ta c‚ h c∗, y 0i θ(−tk) t2k/2

Do ‚, i·u ki»n (a00 ) th‰a m¢n, v do ‚ i·u ki»n (a) cıa ‡nh l˛ 5.2 cÙng th‰a

m¢n.

Cho w = (w

clcone[cone(−K−g(x0))−g

(c∗, k∗) = (1, 0, 0,

th‰a m¢n, v do ‚ i·u ki»n (b) cıa ‡nh l˛ 5.2 cÙng th‰a m¢n. K¸t qu£ l , b i ‡nh l˛ 5.2,x

0 l nghi»m chc chn‡a ph˜Ïng c§p hai cıa b i to¡n (P). V¼ f0khÊng Ín‡nh t¤i

x0, ‡nh l˛ 4.2 cıa [19] v ‡nh l˛ 3 cıa [13] khÊng ¡p dˆng ˜Òc. HÏn n˙a, v¼ v¸ tr¡i cıa (5.4) c‚ thº ¥m, ‡nh l˛ 4.1 cıa [5] khÊng ¡p dˆng ˜Òc.

K¸t luªn v h˜Óng nghi¶n c˘u m rÎng · t i

Trong · t i nghi¶n c˘u n y, ¦u ti¶n, chÛng tÊi giÓi thi»u kh¡i ni»m h m l-Ín ‡nh

vÊ h˜Óng cÙng nh˜ vectÏ v kh£o s¡t mÎt sË t½nh ch§t cıa chÛng. Ti¸p theo, chÛng tÊi · xu§t kh¡i ni»m ¤o h m theo h˜Óng a tr‡ c§p hai v ˜a ra c¡c t½nh ch§t cıa chÛng. CuËi cÚng, dÚng c¡c ¤o h m theo h˜Óng a tr‡ Hadamard v Dini d˜Ói gi£ thi¸t kh£

vi ch°t (trong c¡c i·u ki»n tËi ˜u c¦n) hay l-Ín ‡nh (trong c¡c i·u ki»n tËi ˜u ı),

chÛng tÊi thi¸t lªp c¡c i·u ki»n tËi ˜u c§p hai mÓi cho c¡c nghi»m y¸u ‡a ph˜Ïng hay c¡c nghi»m chc chn ‡a ph˜Ïng, vÓi t½nh ch§t envelope-like ˜Òc l m r„ hÏn, trong b i to¡n quy ho¤ch a mˆc ti¶u khÊng trÏn (P).

Trong k¸ ho¤ch nghi¶n c˘u t˜Ïng lai, chÛng tÊi s³ m rÎng h˜Óng nghi¶n c˘u

Một phần của tài liệu Các điều kiện tối ưu cấp hai với hiện tượng envelope like trong các bài toán quy hoạch đa mục tiêu không trơn (Trang 25 - 49)

Tải bản đầy đủ (DOCX)

(47 trang)
w