張樹義,張芯語,聶 輝
(渤海大學(xué)數(shù)理學(xué)院,遼寧錦州121013)
不動點理論廣泛應(yīng)用于多個數(shù)學(xué)研究領(lǐng)域,如微積分方程解的存在唯一性問題等.研究各種非線性映射在不同空間中的不動點存在性和算法及其應(yīng)用是非線性泛函分析的研究熱點之一.文獻[1-5]討論了模糊度量空間的幾種定義.文獻[6-7]修正了文獻[5]給出的模糊度量空間的概念,并在這類模糊空間中獲得了Hausdorff 拓?fù)?文獻 [8-9]證明了依George 和Veeranani 意義由模糊度量空間誘導(dǎo)的拓?fù)涫强啥攘康?文獻[10]依Kramosil 和Michalek 意義,在模糊度量空間中獲得了Banach 壓縮原理模糊形式.此后文獻[11 -13]在 Kramosil 和Michalek 以及 George 和Veeranani 意義下,在模糊度量空間中得到了一些不動點定理,其中文獻[11]引入模糊度量M 滿足三角不等式的概念,并在模糊度量空間中得到一些不動點定理.文獻[14]在模糊度量空間中建立了模糊度量M 滿足三角不等式的一類壓縮映象的公共不動點定理.文獻[15-16]在模糊度量空間中研究了Φ-壓縮映象的一些不動點定理.文獻[17]證明了模糊度量空間中模糊ψ-壓縮序列的不動點定理.文獻[18]證明了模糊度量空間中2 種弱相容映射的公共不動點定理.文獻[19]證明了概率和模糊度量空間中φ-壓縮映射的不動點定理.文獻[20]在概率度量空間中得到一類平方型映象的公共不動點的存在性.本文在模糊度量空間中研究一類積分型壓縮映象不動點的存在性,證明了若干新的公共不動點定理,從而改進和推廣了文獻[10-14]的相應(yīng)結(jié)果.
定義1[5]稱映象*:[0,1]×[0,1]→[0,1]為連續(xù)t-范數(shù),如果其滿足以下條件:
(1)*是可結(jié)合和可交換的;
(2)*是連續(xù)的;
(3)?a∈[0,1],a*1=a;
(4)?a、b、c、d∈[0,1],若a <c,b <d,則有a*b≤c*d.
定義2[6]稱三元組(X,M,*)為一模糊度量空間,若X 是非空集合,*是連續(xù)t-范數(shù),M 是X×X×(0,+∞)上的模糊集,且?x、y、z∈X 和t、s >0,以下條件成立:
(1)M(x,y,t)>0;
(2)M(x,y,t)=1 當(dāng)且僅當(dāng)x=y;
(3)M(x,y,t)=M(y,x,t);
(4)M(x,y,t)*M(y,z,s)≤M(x,z,t+s);
(5)M(x,y,·):(0,+∞)→[0,1]是連續(xù)的.
若(X,M,*)為一模糊度量空間,稱(M,*)為X 上的模糊度量.
例1設(shè)(X,d)是度量空間,?a、b∈[0,1],用a·b 表示通常的乘法,在X×X×(0,+∞)上定義函數(shù)則(X,Md,·)是一模糊度量空間,稱其為標(biāo)準(zhǔn)模糊度量空間,并且稱(Md,·)為d 誘導(dǎo)的標(biāo)準(zhǔn)模糊度量.
定義3稱三元組(X,M,*)為非Achimedes 模糊度量空間,若(X,M,*)是一模糊度量空間,*是滿足下列條件的*-范數(shù).
定義4[6](1)模糊度量空間(X,M,*)中序列{xn}收斂于x 當(dāng)且僅當(dāng)M(xn,x,t)→1(n→∞).
(2) 稱模糊度量空間(X,M,*)中序列{xn}為Cauchy 序列,如果?r∈(0,1)和t >0,存在n0∈N,使得M(xn,xm,t)>1-r,n、m≥n0.稱模糊度量空間(X,M,*)為完備的,如果其每個Cauchy 序列{xn}在X 中均收斂.
定義5[11]設(shè)(X,M,*)為模糊度量空間,稱模糊度量M 為三角的,如果?x、y、z∈X,?t >0,有
由定義5 知每個標(biāo)準(zhǔn)模糊度量(Md,·)都是三角的.
設(shè)Ω={g|g: [0,1]→[0,+∞)連續(xù)且嚴(yán)格遞減,g(1)=0}.
定義6稱模糊度量空間(X,M,*)為(C)g型的,如果存在g∈Ω,使得?x、y、z∈X,?t >0,有
注如果M 是三角的,取則(X,M,*)是(C)g型的.反之未必成立.
定義7稱模糊度量空間(X,M,*)為(D)g型的,如果存在g∈Ω,使得?s、t∈[0,1],有g(shù)(s*t)≤g(s)+g(t).
引理[16](1)如果非Achimedes 模糊度量空間(X,M,*)是(D)g型的,則(X,M,*)是(C)g型的.
(2)如果(X,M,*)是非Achimedes 模糊度量空間,*≥*1,其中a*1b=min{a,b},則(X,M,*)是(D)g型的,其中
定理1設(shè)(X,M,*)為完備(C)g型模糊度量空間,f、h 是X 上的自映象,滿足下列不等式
其中:x∈X,t >0;α、β、γ、μ 為非負(fù)實數(shù)且α+2γ <1,β+2μ <1;φ:R+=[0,+∞)→R+是Lebesgue 可積與可和的,即
如果f 或h 連續(xù),則f 與h 在X 上有一公共不動點.
證明對x0∈X,可歸納定義序列{xn}為x2n+1=fx2n,x2n+2=hx2n+1,n=0,1,2,…,注意到如果對某個n,有xn=xn+1,則xn是f 與h 在X 上一公共不動點.事實上,如果對某個n,有x2n=x2n+1,則x2n是f 的一不動點.由式(2)有
從而
類似地,由式(1)可得
從而
于是?n、m 和t >0,有
從而
推論1設(shè)(X,M,*)為完備(C)g型模糊度量空間,f 是X 上的自映象,滿足
其中:x∈X,t >0,λ <1; φ: R+→R+是Lebesgue 可積與可和的.如果f 連續(xù),則f 在X 上有一不動點.
取φ(t)=1,由定理1 可得推論2.
推論2設(shè)(X,M,*)為完備(C)g型模糊度量空間,f、h 是X 上的自映象,滿足
其中:x∈X,t >0,α、β、γ、μ 為非負(fù)實數(shù)且α+2γ <1,β+2μ <1.如果f 或h 連續(xù),則f 與h 在X 上有一公共不動點.
設(shè)(X,M,*)為非Achimedes 模糊度量空間,如果取連續(xù)t-范數(shù)為a*b=min{a,b},則由引理知(X,M,*)是(D)g型的,其中進而它也是(C)g型的,于是由定理1 可得定理2.
定理2設(shè)(X,M,*)為完備非Achimedes 模糊度量空間,其中連續(xù)t-范數(shù)為a*b=min{a,b},a、b∈[0,1),f、h 是X 上的自映象,滿足
其中:x∈X,t >0;α、β、γ、μ 為非負(fù)實數(shù)且α+2γ <1,β+2μ <1;φ:R+→R+是Lebesgue 可積與可和的.如果f 或h 連續(xù),則f 與h 在X 上有一公共不動點.
定理3設(shè)(X,M,*)為具有M 三角完備的模糊度量空間,f、h 是X 上的自映象,滿足下列不等式
其中:x∈X,t >0;α、β、γ、μ 為非負(fù)實數(shù)且α+2γ <1,β+2μ<1;φ:R+→R+是Lebesgue 可積與可和的.如果f或h 連續(xù),則f 與h 在X 上有一公共不動點.
證明因為M是三角的,取則(X,M,*)是(C)g型的.由定理1 可知定理3 成立.證畢.
推論3設(shè)(X,d)為完備度量空間,f、h 是X 上的自映象,滿足
其中:x∈X,t >0;α、β、γ、μ 為非負(fù)實數(shù)且α+2γ <1,β+2μ<1;φ:R+→R+是Lebesgue 可積與可和的.如果f或h 連續(xù),則f 與h 在X 上有一公共不動點.
如果M 不是三角的,取連續(xù)t-范數(shù)為a*b=min{a,b},則有如下結(jié)果.
定理4設(shè)(X,M,*)為完備模糊度量空間,連續(xù)t-范數(shù)為a*b=min{a,b},a、b∈[0,1],f、h 是X 上的自映象,滿足
其中:x∈X,t >0;α、β、γ、μ 為非負(fù)實數(shù)且α+2γ <1,β+2μ<1;φ:R+→R+是Lebesgue 可積的,且0,ε >0.如果f 或h 連續(xù),則f 與h 在X 上有一公共不動點.
證明對x0∈X,可歸納定義序列{xn}為x2n+1=fx2n,x2n+2=hx2n+1,n=0,1,2,…,取由式(9)、式(10)和定理1 的證明過程可得,對n=1,2,3,…及t >0,有
這表明{xn}是完備模糊度量空間(X,M,*)中的Cauchy序列.因此由類似于定理1 的證明過程,可得f 與h在X 上有一公共不動點.證畢.
推論4設(shè)(X,M,*)是完備模糊度量空間,連續(xù)t-范數(shù)為a*b=min{a,b},a、b∈[0,1],f 是X 上的自映象,滿足
其中:x∈X,t >0,λ <1;φ:R+→R+是Lebesgue 可積的,且如果f 連續(xù),則f 在X 上有一不動點.
例2?t∈R+=[0,+∞),取φ(t)=2t,則φ:R+→R+是Lebesgue 可積的,且設(shè)X=R,a*b=min {a,b},a、b∈[0,1].對x、y∈X,t >0,定義則易知(X,M,*)為完備的模糊度量空間.對x∈X,定義f、h:X→X 為fx=則有