Sự hội tụ của nghiệm hiệu chỉnh

Một phần của tài liệu TỐC ĐỘ HỘI TỤ VÀ XẤP XỈ HỮU HẠN CHIỀU CHO NGHIỆM HIỆU CHỈNH CỦA BẤT ĐẲNG THỨC BIẾN PHÂN ĐƠN ĐIỆU (Trang 30 - 33)

Sự hội tụ của dãy nghiệm hiệu chỉnh đến nghiệm chính xác của bài toán (2.1) được chứng minh trong định lý sau (xem [3]).

Định lý 2.1.1. Với mỗi α > 0, h > 0và fδ ∈ X∗, bất đẳng thức biến phân hiệu chỉnh (2.4) có duy nhất nghiệm xτα. Ngoài ra, nếu h+δ

α , α → 0 thì

{xτα} hội tụ đến phần tử x0 ∈ S0 có x∗-chuẩn nhỏ nhất.

Chứng minh. DoX∗ là không gian lồi chặt nên Us là một ánh xạ h-liên tục. Vì vậy, Ah+αUs cũng là một toán tử đơn điệu và h-liên tục từ X vào X∗. Mặt khác, do Us là toán tử bức nên với mỗi α > 0toán tử Ah+αUs cũng là một toán tử bức. Thật vậy, ta xét h(Ah+ αUs)(x), xi = hAh(x) +αUs(x), x−θi = hAh(x)−Ah(θ), x−θi +hAh(θ), x−θi +αhUs(x), xi. (2.5) Từ |hAh(θ), x−θi| ≤ kAh(θ)kkx−θk ta suy ra hAh(θ), x−θi ≥ −kAh(θ)kkxk.

Kết hợp định nghĩa của Us và tính đơn điệu của toán tử Ah, từ (2.5) ta có

h(Ah+αUs)(x), xi kxk ≥ αkxks − kAh(θ)kkxk kxk = αkxks−1 − kAh(θ)k. (2.6) Vì s ≥ 2 nên từ (2.6) ta nhận được lim kxk→+∞ h(Ah+αUs)(x), xi kxk = +∞.

Hơn nữa, toán tử Ah+αUs đơn điệu mạnh vì

h(Ah+αUs)(x)−(Ah+αUs)(y), x−yi

= hAh(x)−Ah(y), x−yi+ αhUs(x)−Us(y), x−yi ≥ αmUkx−yks.

Theo Định lý 1.3.1 ở Chương 1, bất đẳng thức biến phân (2.4), với mỗi

Bây giờ, ta chứng minh {xδα} hội tụ đến nghiệm x0 có x∗-chuẩn nhỏ nhất. Thật vậy, từ (2.1) và (2.4), với mọi x0 ∈ S0 ta có:

hA(xτα)−A(x0), xτα−x0i

+αhUs(xτα−x∗)−Us(x0 −x∗), xτα −x0i ≤ hAh(xτα)−A(xτα), x0 −xταi

+hf −fδ, x0 −xταi+αhUs(x0 −x∗), x0 −xταi.

(2.7)

Mặt khác, từ (1.2), (2.2), (2.3) và tính chất đơn điệu của toán tử A, (2.7) có dạng mUkxτα −x0ks ≤ hUs(xτα −x∗)−Us(x0 −x∗), xτα−x0i ≤ hg(kx τ αk) + δ α kx0 −xταk +hUs(x0 −x∗), x0 −xταi. (2.8)

Bất đẳng thức (2.8) chứng tỏ dãy {xτα}giới nội. VìX là không gian Banach phản xạ, cho nên tồn tại một dãy con của {xτα} hội tụ yếu đến một phần tử

x1 nào đó của X. Không giảm tổng quát, ta giả thiết rằng xτα * x1, khi

h+δ

α , α → 0. Trong bất đẳng thức (2.4) cho h, α, δ → 0, sử dụng tính đơn điệu, h-liên tục của Ah, Us và tính hội tụ yếu của dãy {xτα} ta được

hA(x)−f, x−x1i ≥ 0, ∀x ∈ K.

Vì K là một tập con lồi đóng nên thay x trong bất đẳng thức cuối cùng bởi

ty + (1−t)x1 với ∀y ∈ K, t ∈ (0; 1), sau đó chia cả hai vế cho t rồi cho

t →0 ta nhận được

hA(x1)−f, y −x1i ≥ 0, ∀y ∈ K.

α, h+δ

α → 0ta suy ra

0≤ mUkx1 −xks ≤ hUs(x−x∗), x−x1i, ∀x ∈ S0.

Lại thay x trong bất đẳng thức này bởi tx1 + (1−t)x, 0 < t < 1, chia cả hai vế cho (1−t) rồi cho t → 1ta nhận được

hUs(x1 −x∗), x−x1i ≥ 0, ∀x ∈ S0,

nghĩa là

hUs(x1 −x∗), x−x∗i ≥ hUs(x1 −x∗), x1 −x∗i = kx1 −x∗ks.

Từ đây suy ra kx1−x∗k ≤ kx−x∗k, ∀x ∈ S0. Vì tập nghiệm S0 của (2.1) là một tập lồi đóng và X là không gian Banach lồi chặt nên x1 = x0.Cũng từ (2.8) suy ra dãy nghiệm {xτα} hội tụ mạnh đến x0.

2

Một phần của tài liệu TỐC ĐỘ HỘI TỤ VÀ XẤP XỈ HỮU HẠN CHIỀU CHO NGHIỆM HIỆU CHỈNH CỦA BẤT ĐẲNG THỨC BIẾN PHÂN ĐƠN ĐIỆU (Trang 30 - 33)