Trong luận văn này tôi xét sự tồn tại nghiệm và tính chất compact, liên
thông của tập nghiệm của phương trình tích phân phi tuyến có dạng
1 2
1 2
0 0
, , , ,
t t
x t t f t s x s ds K t s g s x s ds
,t0 (*)
trong đó i i , : 0; 0; , i=1,2;
f : 0; 2 E E ,
g E E : 0; ,
K : 0; ( , ) 2 L E E .
E là không gian Banach thực với chuẩn . , L(E,E) là không gian các toán tử
tuyến tính liên tục từ E vào E
53 trang |
Chia sẻ: duongneo | Lượt xem: 1377 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Luận văn Phương trình tích phân của hàm có giá trị vectơ, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP.HỒ CHÍ MINH
Trần Văn Trí
PHƯƠNG TRÌNH TÍCH PHÂN CỦA HÀM
CÓ GIÁ TRỊ VECTƠ
Chuyên ngành: Toán giải tích
Mã số: 60.46.01
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS.TS.LÊ HOÀN HÓA
Thành phố Hồ Chí Minh-2009
LỜI CẢM ƠN
Trước tiên tôi xin chân thành cảm ơn thầy PGS.TS Lê Hoàn Hóa đã tận
tình chỉ bảo, góp ý cho tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp
này.
Nhân đây tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến quý thầy cô, những người đã
tận tình truyền đạt kiến thức cho tôi trong hai năm học cao học vừa qua.
Xin chân thành cảm ơn.
Học viên
Trần Văn Trí
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU
1,2,...
0
0;
MỞ ĐẦU
Trong luận văn này tôi xét sự tồn tại nghiệm và tính chất compact, liên
thông của tập nghiệm của phương trình tích phân phi tuyến có dạng
1 21 2
0 0
, , , ,
t t
x t t f t s x s ds K t s g s x s ds
,t0 (*)
trong đó , : 0; 0;i i , i=1,2;
2: 0;f E E ,
: 0;g E E ,
2: 0; ( , )K L E E .
E là không gian Banach thực với chuẩn . , L(E,E) là không gian các toán tử
tuyến tính liên tục từ E vào E.
Phương trình (*) đã được khá nhiều nhà toán học quan tâm, bên cạnh việc
chứng minh sự tồn tại nghiệm việc khảo cứu cấu trúc của tập nghiệm cũng
được đề cập chẳng hạn như:
Trường hợp E = và hàm 1( , , ( )) ( , ) ( ( ))f t s x s v s t x s , Avramescu 6 đã
chứng minh sự tồn tại nghiệm của phương trình
1 21 2
0 0
( , ) ( ( )) , ,
t t
x t t v s t x s ds K t s g s x s ds
, 0t (**)
Trường hợp E là không gian Banach thực Hóa, Ngọc 8 đã chứng minh
tập nghiệm của phương trình
0 0
, , ( ) ,
t t
x t t f t s x s ds g s x s ds , t0 (***)
là khác rỗng, compact, liên thông.
Với các kỹ thuật và ý tưởng tự như trong 7 , 8 tôi sẽ chứng minh tập
nghiệm của phương trình (*) khác rỗng, compact liên thông với các giả thiết
của hàm f, g nhẹ hơn trong 6 , 7 , 8 . Kết quả chính của luận văn này được
trình bày ở định lí 3.1, định lí 3.2. Cụ thể như sau
Ở chương 1 gồm các định lí mà các kết quả của nó dùng trong các chứng
minh ở chương 2 và chương 3 gồm các định lí 1.2, định lí 1.3, định lí 1.6,
định lí 1.8, định lí 1.9.
Ở chương 2 : có hai vấn đề
Một là sự tồn tại nghiệm của phương trình tích phân trong không gian
Banach và kết quả chính là định lí 2.1.5.
Hai là định lí Krasnoselskii-Perov nói về tính chất của tập nghiệm
Ở chương 3 chứng minh tập nghiệm của phương trình (*) khác rỗng,
compact, liên thông. Việc chứng minh dựa vào hai định lí 2.1.5 và định lí 2.2.
Kết quả chính của chương và của luận văn là định lí 3.1 và định lí 3.2.
Chương 1: KIẾN THỨC CHUẨN BỊ
Định nghĩa1.1: 1
Cho X,Y là hai không gian Banach. Ánh xạ :f X Y được gọi là lipsit địa
phương nếu: với mọi 0x X , tồn tại lân cận V của 0x và một hằng số k
(không phụ thuộc 0x ) sao cho , , , , ,f x f x k x x x x V .
Định lí 1.2: 1
Cho E, F là hai không gian Banach, D là tập con mở của E và ánh xạ liên
tục :f D F . Khi đó với mỗi tồn tại ánh xạ Lipschitz địa phương
:f D F sao cho ( ) ( ) ,f x f x x D và ( ) of D c ( )f D .
Chứng minh:
Với x D ,đặt x / ( ) ( ) 2y D f x f y
thì xx DD
Gọi ,V là phủ mở của D, được gọi là phủ mở hữu hạn địa phương
mịn hơn của phủ ,x x D sao cho:
+ x D , tồn tại lân cận V(x) thỏa mãn : ( )V x V chỉ với một số hữu
hạn .
+ Với mỗi tồn tại x D để xV .
Với xác định : Dla định bởi:
0 khi x V
(x) (x, V ) khi x V
l
l
ì Ïïïa =ír ¶ Îl ïï lî
trong đó { }(x,A) inf x - y , y Ar = Î .
Đặt
1
(x) (x) (x),x D
-
l m l
mÎL
æ ö÷çf = a a Î÷ç ÷çè øå
Ta có
0 x-y khi x, y V
(x) (y) (x, V ) x-y khi x V , y V
(x, V ) (y, V ) x-y khi x,y V
l
l l l l l
l l l
ì £ Ïïïïïa -a = r ¶ £ Î Ïíïïïr ¶ -r ¶ £ Îïî
Vậy la lipsitz trên D.
Do ,V là phủ mở hữu hạn địa phương nên chỉ có hữu hạn m ÎL sao
cho x VmÎ và như vậy chỉ có hữu hạn m ÎL sao cho (x) 0ma > .
Vậy (x)lf hoàn toàn xác định.
Hơn nữa (x)lf =0 nếu x VmÏ và lf lipsitz địa phương.Với mỗi lÎL ,
chọn a V Dl lÎ Ç
Định nghĩa f x x f a .
Ta thấy 1, 0x x nên f x ( )cof D . Khi đó f là lipsit địa
phương trên D.
Với mỗi x D , tồn tại để x V và tồn tại 'x D để ,xV
Khi đó ,, xx a V nên ( )f x f a .
Vậy
f x f x x f a f x x f a x f x
x f a f x với mọi x D .
Định lí 1.3: 7
A là tập đóng khác rỗng của không gian mêtric X , Y là không gian định
chuẩn. Toán tử :f A Y liên tục. Khi đó tồn tại ánh xạ liên tục :F X Y
sao cho :
a) oF X c f A .
b) ( ) ,f x F x x A .
Định nghĩa 1.4: 9
Xét , , là một không gian độ đo. X,Y là hai không gian Hausdorff.
Hàm :f X Y gọi là hàm Carathéodory nếu thỏa các điều kiện sau:
i) Với mọi x X hàm ,t f t x là , ( )B Y đo được với B(Y) là
-đại số Borel của Y.
ii) Với mọi t hàm ,x f t x liên tục.
Đặt ( )( ) ( )( ),gN x t g t x t= .
Nhận xét:
Nếu X là một không gian metric khả li ( separable metrizable space) và Y
là không gian metric thì hàm , ( , )z x f z x là B X -đo được.
Hơn nữa f là đồng độ đo (sup-measurable), nghĩa là mọi hàm đo được
:u X thì hàm ( , ( ))z f z u z là đo được (Denkowski, Migorski &
Papageorgiou).
Trong mục sau, nếu không có chú thích gì thì chúng ta xét , , là một
không gian độ đo nonatomic, -hữu hạn, đầy đủ ( trong các áp dụng thường
sử dụng là một tập con của n với độ đo Lebesgue) và X,Y là hai không
gian Banach khả li (separable Banach spaces).
Mệnh đề 1.5: 9
Nếu :h X +W´ là một hàm Carathéodory, thỏa các điều kiện sau:
( ),0 0 zh z = " ÎW và ( )
( )
( ) ,r r ph LN u c u L XW £ " Î W ,với c >0 thì
( ) 0 k 1kEm = " ³
ở đây ( ): sup , 1.
X
k
x k
E z h z x k
£
ì üï ïï ï= ÎW =+¥ " ³í ï ïï ïî
Chứng minh:
Giả sử tồn tại 1k ³ sao cho ( ) 0kEm ¹ . Bỡi vì không gian độ đo nonatomic,
s -hữu hạn, chúng ta có thể lấy kB Îå sao cho
k kB EÍ và ( )0 kBm< <+¥ .
Với mọi kz BÎ , đặt
( ) ( ) ( )
2: , , .
r
k X
k
cS z x X x k h z x
Bm
ì üï ïï ï= Î £ >í ï ïï ïî
Hiển nhiên ( ) z Bk kS z f¹ " Î ,
và ( ) ( )k kGrS B B XÎ åÇ ´ , với B(X) là s -đại số Borel của X.
Chúng ta áp dụng định lí chọn Yankov-von Neumann-Aumann và thu được
một ánh xạ ( )( ), B Xå -đo được :k ku B X sao cho
( ) ( ) k k ku z S z z BÎ " Î .
Chúng ta mở rộng ku lên W bằng cách đặt
( ) 0ku z = nếu \ kz BÎW .
Vì ( ),0 0 zh z = " ÎW và ( ),pku L XÎ W , ta có
( )( ) ( )( ), , 2
k
r r r
k k
B
h z u z d h z u z d cm m
W
= >ò ò
Mâu thuẫn giả thiết.Vậy có điều phải chứng minh.
Định lí 1.6: 9
Nếu :f X Y là một hàm Carathéodory, p,r ;1 và
fN : ),(),( YLXL rp thì fN liên tục, bị chặn (nghĩa là biến tập bị chặn
thành một tập bị chặn) hơn nữa tồn tại 0),( aLa r và c > 0 sao cho
r
p
XY
xczaxzf )(),( (hầu khắp nơi z ).
Chứng minh:
Ta chứng minh fN liên tục
Lấy ),(1 XLu pnn sao cho uun trong ),( XLp .
Đặt Xg : định nghĩa như sau:
( , ) ( , ( )) ( , ( )) r
Y
g z x f z x u z f z u z .
Chúng ta lấy dãy con
1knku của 1nnu sao cho:
( , )
1 , 1
2pk
p
n kL X
u u k
và ( ) ( )
kn
u z u z hầu khắp nơi z
Đặt
uuv
knk
1k .
Ta có 0)( zvk hầu khắp nơi z
và 0))(,( zvzg k hầu khắp nơi z khi k .
Bỡi vì ( )( , ) 0 , ,g z x z x X³ " ÎW´ và 0)( zvk hầu khắp nơi z
Chúng ta tìm )(zk , sao cho ( )
1
sup ( , ( )) ( , ( ))k k z
k
z g z v z g z v z
.
Đặt
)()(ˆ )( zvzv zk .
Khi đó là đo được và hàm )(ˆ zvz å -đo được.
Hơn nữa,ta có
1 ),(1
),(
1
)(sup)(ˆ
k
p
XLn
k
p
XLk
p
Xk
k
p
X pkp
uuvdzvdzv .
Do vậy ˆ ( , )pv L X .
Từ định nghĩa của g và giả thiết thì gN là ánh xạ từ ),( XLp vào ),( XLr
chúng ta suy ra rằng )((.))ˆ(., 1Lvg .
Khi đó 1,)),(ˆ,())(,( kzzvzgzvzg k
và 0))(,( zvzg k hầu khắp nơi z
theo định lí hội Lebegues, chúng ta có
0))(,(
dzvzg k .
Do đó )()( xNxN fnf k trong );( YLr .
Nên mọi dãy con của
1
)( nnf xN hội tụ đến )(xN f trong );( YLr .
Vậy )()( xNxN fnf trong );( YLr .
Do đó ),(),(: YLXLN rpf là liên tục.
Ta chứng minh fN bị chặn: cho ),( XLu p
Đặt
))(,())(,(),(ˆ zuzfzuxzfxzf .
Hiển nhiên fˆ là hàm Carathéodory và fN ˆ là ánh xạ từ ),( XLp vào ),( YLr
và 0)0,(ˆ zf z .
Không mất tính tổng quát ta giả sử 0)0,( zf z
Vì fN liên tục tại 0, nên tồn tại 0 , sao cho:
( , )( , )
( ) 1, prf L XL YN u u .
Lấy tuỳ ý ),( XLu p và chọn 1,n n³ Î sao cho:
pp
XL
n nun p )1(),( .
Ta viết
k
n
k
1
1
là hợp của các khoảng rời nhau sao cho
1,...,1,
),(
nku pp XL kp .
Khi đó, ta có
11))(,())(,( ),(
1
1
p
XL
n
k
r
Y
r
Y
p
k
u
ndzuzfdzuzf ,
chứng tỏ fN là bị chặn.
Ta chứng minh tồn tại 0),,( aXLa p và c>0 sao cho:
r
p
XY
xczaxzf )(),( .
Vì fN bị chặn nên ta tìm được số c>0, sao cho :
1,)(
),(),(
XLXLf pp ucuN (1)
Đặt h: X được định nghĩa
rp
XY
xcxzfxzh ),(),( .
Sử dụng bất đẳng thức 212121 , rrr .
Khi đó, ta có
p
X
rr
Y
r xcxzfxzh ),(),( khi 0),( xzh . (2)
Lấy ),( XLu p và đặt
C= 0))(,(: zuzhz
thì chúng ta tìm 1,n n và 1;0 sao cho:
ndzu
C
p
X
)( .
Chúng ta viết:
k
n
k
CC
1
1
là hợp của các khoảng rời nhau sao cho:
kC
p
X
nkdzu 1,...,1,1)( .
Như trên, không mất tính tổng quát ta có thể giả sử zzf ,0)0,( và do (1)
ta có
1
1
)1())(,())(,(
n
k C
rr
Y
C
r
Y
k
cndzuzfdzuzf (3)
Theo (2) và (3) ta có
);(,)(1))(,( XLuccncndzuzh prrrr
(4)
Theo mệnh đề 1.5
: sup ( , ) 0 1
Xx k
z h z x km
£
æ öì üï ïï ï÷ç ÎW =+¥ = " ³÷í ç ÷ç ÷ï ïè øï ïî
(5)
Vì giả thiết không gian độ đo là -hữu hạn,chúng ta có thể tìm
1kkD
sao cho
k
k
D
1
và 1,)( kDk .
Lấy kDz , đặt
),(1),(sup,),(sup,:)( xzh
k
xzhxzhkxXxzV
kxkx
Xk
XX
.
Bởi vì (5) nên ( )kV z hầu khắp nơi z .
Nhưng khi đó ta cũng có )(XBDGrV kk ,
với kGrV = ( ){ }, : ( )kx x X X x V x* * *Î ´ Î .
Áp dụng định lí chọn Yankov-von Neumann – Aumann ta chọn được một
ánh xạ , ( )B X - đo được XDv kk : sao cho:
kkk DzzVzv ),()( .
Mở rộng kv lên bằng cách đặt \ 0kkv .
Đặt ( ) sup ( , )
x X
a z h z x
Î
=
Bởi vì h là hàm Carathéodory và X khả li, a là đo được.
Chúng ta cũng có
)())(,(1),(sup zazvzh
k
xzh k
kx X
Như vậy zazvzh k ))(,( hầu khắp nơi z , khi k +¥ .
Mà ),( XLv pk và theo (4) ta có
1,))(,(
kcdzvzh rk
r .
Khi 0h chúng ta áp dụng bổ đề Fatou’s ta được
kr dza lim)( inf rkr cdzvzh ))(,( .
Như vậy )( rLa .
Theo định nghĩa của ),( xzh ta có điều phải chứng minh.
Mệnh đề 1.7: 5
Nếu X là không gian Banach, C XÌ là tập khác rỗng, đóng và
:nf C X là ánh xạ compact và ( ) ( )nf x f x trong X và hội tụ đều trên
tập con bị chặn của C thì :f C X là ánh xạ compact.
Chứng minh:
Theo giả thiết thì :f C X liên tục. Lấy B CÍ là một tập bị chặn. Khi đó
với 0e> , tồn tại ( )0 0 , 1n n Be= ³ sao cho
( ) ( ) 0 n n ,2n Xf x f x x B
e- < " ³ Î (1)
với 0n n³ tập ( )nf B là tập compact trong X.
Chúng ta lấy { } 0 1Nk kx = với ( )0 0 , 1N N n e= ³ sao cho
( ) ( )
0
1 2
N
n k
k
f B B xe
=
Í . (2)
Với x BÎ , do (2) nên tồn tại { }01,...,k NÎ sao cho
( )
2n k
f x x e- < . (3)
Từ (1),(3) ta suy ra
( ) ( ) ( ) ( )k n n kX X Xf x x f x f x f x x e- £ - + - < ,
vậy ( ) ( )kf x B xeÎ .
Do đó ( ) ( )0
1
N
k
k
f B B xe
=
Ì .
Nghĩa là ( )f B bị chặn đều, do đó nó tập compact tương đối trong X.
Định lí 1.8: 5
Với mọi 1 1; ,1 , 1pu L X p
p q
toán tử ( ): ;qL L R XW cho bởi
Lh h t u t dt
là compact.
Chứng minh:
+Với u là hàm đơn giản, khi đó
1
i
n
i A
i
u x
với iA đo được.
Ta có
1
i
n
i
i A
Lh x h t dt
.
Khi đó 1: ,...,p nL L span x x
Do L là hữu hạn chiều nên compact.
+ Với , ,1pu L X p khi đó với mọi 0 tồn tại hàm đơn giản
,pu L X sao cho:
p
u u
Khi đó L h h t u t dt
.
Ta có
p
L L u u .
Như vậy L cho bởi công thức (1) là giới hạn của toán tử compact L và do đó
nó cũng compact.
Định lí 1.9: 5
Cho (S,d) là không gian metric khả li, X là không gian Banach khả li và
:f S X là hàm Carathéodory thì với mọi 0 tồn tại một tập
compact với \ và :f S X liên tục.
Chứng minh:
Bước 1:
: ( , )Sf C C S X là L-đo được. Hay mọi ( , )C S X hàm khoảng
cách ( ),St d f t là L-đo được.
Thật vậy
( )( ) ( ) ( ) ( ) ( ), suparctan , suparctan ,S n n
s S n
d f t f t s s f t s sj j j
Î Î
= - = -
.
ở đây n ns là một dãy tập con trong S.
Nhưng do giả thiết mọi hàm
arctan , n nt f t s s là L- đo được.
Do đó
( ) ( ) ( )( )suparctan , ,n n S
n
t f t s s d f tj j
Î
- =
là L- đo được.
Bước 2:
Chứng minh tồn tại tập compact sao cho \ và
:f S X liên tục.
Đặt
: ,0 tan : ( )n S St d f t arc n t f t n
thì n n N là một họ tăng các tập con đo được của W thỏa
1
n
n
và mỗi : ( , )S nf C S X là L- đo được.
Khi đó theo định lí Lusin với mọi 0 tồn tại tập compact n nK với
\
2n n n
K
và với mọi nÎ thì : ( , )S nf K C S X liên tục.
Lấy
1
n
n
K
.
Khi đó là tập compact thỏa \ < và : ( , )Sf C S X là liên
tục
Chương 2: SỰ TỒN TẠI VÀ TÍNH CHẤT NGHIỆM CỦA PHƯƠNG
TRÌNH TÍCH PHÂN TRONG KHÔNG GIAN BANACH
2.1 Sự tồn tại nghiệm của phương trình tích phân trong không gian
Banach:
Nếu S là không gian metric compact và X là không gian Banach với
chuẩn . . Khi đó C(S) là không gian Banach của tất cả hàm liên tục từ S vào X
với chuẩn
sup
s S
x x s
Nếu S là không gian metric mà
1
n
n
S S
, 1n nS S , 1,2....n
với nS compact và mọi tập con compact K S tồn tại nS sao cho nK S .
Khi đó C(S) là không gian các hàm liên tục từ S vào X là không gian
Fréchet với họ nửa chuẩn , sup
n
n n
s S
p p x x s
và metric
1
,
( , ) 2
1 ,
n n
n n
p x y
d x y
p x y
Mệnh đề 2.1.1: 7
Một tập A trong C(S) là compact tương đối khi và chỉ khi với mỗi nÎ , A
đẳng liên tục trên nS và tập : , nx s x A s S là compact tương đối trong
X.
Mệnh đề 2.1.2: 3
Giả sử là tập số tự nhiên và basqs ,: là họ các hàm
[ ): 0,sq ´ +¥ thoả mãn các điều kiện sau:
i) ),(),( , nmqnmq ss nếu ,ss
ii) ),(),(),(),( nkqkkqkmqnmq ssss
iii) Với mỗi 0 và bas , tồn tại số 0 và số r sao cho với
, ,,, ,s s a b và ,m n thì
, ,,, ,s sq m n q m r n r
Khi đó
,
lim ( , ) 0sm n q m n ,s a b .
Chứng minh
Bằng cách xét hàm 1 , ,
2 s s
q m n q n m nếu cần, ta có thể coi q, là đối
xứng, nghĩa là ( , ) ( , )s sq m n q n m .
Đặt ( ) max ( , ) : ,sm sM n q i m n i n n m .
Bước1:Cố định m, ta chứng minh rằng
( ){ },s ,minf M ( ) : , , 0n n s s bÎ Î = (1)
Giả sử trái lại, vế trái của (1) bằng 0 .Ta chọn số 0 ,số nÎ tương
ứng với theo điều kiện iii) của định lí sao cho :
, ,,
,, , , ( , ) ( , )
s s
s s s q m n q m r n r . (2)
Vì vế trái của (1) bằng nên tìm được , , ,s s b nÎ sao cho
,
( )smM n và do đó , ,sq j m n ,j n n m .
Lấy ,, ,,s s s ,ta có do (2)
,, ,sq j r m n r ,j n n m
Hay ,, ,sq i m n r ,i n r n m r .
Vậy ,, ( )smM n r
Điều này mâu thuẫn với giả sử của ta rằng vế trái của (1) bằng .
Bước 2: Cho >0 ta chọn các số ,r theo điều kiện (ii) của định lí để có
(2).
Áp dụng (1) với m=r, ta tìm được ,s s và 0n Î sao cho:
,
0( ) min( , )2
s
rM n
(3)
Lấy ,m n ta sẽ chứng minh 0( , )sq m n r . Thật vậy, ta chọn k Î sao
cho 0 0n m kr n r (4)
Từ định nghĩa của , 0( )srM n và (3),(4) ta có ,, 0 0( , ) ( )srsq m kr n r M n .
Tiếp theo, ta sử dụng điều kiện ii) của định lí và được
, , , ,0 0 0 0 0 0, , , ,
2 2
s s s s
q m kr n q m kr n r q n r n r q n r n
.
Từ đây và (2) ta có
,, 0( , )sq m kr r n r với ,, ,,s s s
Lại áp dụng điều kiện ii) và i) ta được
,, ,, ,, ,,0 0 0 0 0 0, , , ,s s s sq m kr r n q m kr r n r q n r n r q n r n
, ,0 0 0 0, ,
2 2
s s
q n r n r q n r n
Và do vậy, lại có thể áp dụng (2) để có
,,, 0( 2 , )sq m kr r n r với ,,, ,,,s s s .
Lặp lại một số cần thiết lý luận như trên ta có
0 0, ,sq m n r m n (5)
Bây giờ, với 0 0,m n n n , áp dụng (5), ta có
0 0 0 0( , ) ( , ) ( , ) ( , ) 3s s s sq m n q m n r q n r n r q n r n .
Điều Kiện A 7
Cho X là không gian vectơ tôpô lồi địa phương với P là họ tách các nửa
chuẩn trên X. Cho D là tập con của X và :U D X , với mỗi a X ta định
nghĩa aU x U x a là một ánh xạ từ D vào X.
Toán tử U gọi là thỏa giả thiết (A) trên tập con của X nếu
1A với mọi , aa U D D
2A với mọi a và mọi p P tồn tại ak +Î có tính chất
( )0, , 0 : , , , ( ( ), ( ))p p r ra a a ar x y D x y U x U ye d a e d a e" > $ Î > Î < + < ,
trong đó ( , )pa x y max , , 0,...,i ja a ap U x U y i j k .
Mệnh đề 2.1.3: 7
Cho X là không gian lồi địa phương với họ tách các nửa chuẩn P. Cho D là
tập con đầy đủ theo dãy của X. Toán tử U liên tục “tựa chuẩn” trên D (nghĩa
là với mọi p P và 0 , tồn tại 0 sao cho p x y thì
p U x U y ).
Giả sử rằng U thỏa điều kiện (A) trên tập con của X. Thì toán tử
1I U xác định và liên tục trên .
Chứng minh:
Bước 1:Với mọi a toán tử aU có một điểm bất động duy nhất trên D, gọi
( )a , và dãy ( )na nU x hội tụ ( )a ,với mọi x D . Thật vậy
Theo điều kiện ( 2A ) thì với mọi a và p P , tồn tại k +Î sao cho
0, re" > $ Î và 0 , ,x y D :
( , ) ( ), ( )r ra ax y U x U y .
Đặt q: [ )2 0;+ +¥ được định nghĩa : ( , ) ,m na aq m n U x U y .
Khi đó q thỏa mãn (i)(ii)(iii) của mệnh đề 2.1.2 nên
,
lim ( , ) 0
m n
q m n .
Do đó
,
lim ( ) ( ) 0m na am n p U x U y .
Nên với mọi ,x y D các dãy ( ) , ( )n na an nU x U y là các dãy Côsi. Vì D đầy
đủ theo dãy và U liên tục nên dãy ( )naU x hội tụ đến điểm bất động của aU
gọi là a nghĩa là:
( )U a a a hoặc I U a a .
Tiếp theo, ta thấy nếu ,a b là hai điểm bất động tương ứng của aU và
bU và ( ) ( )a b thì U a a U b b .
Nghĩa là a b .
Vì là song ánh từ vào D và I U a a với mọi a
thì 1I U hoặc 1I U . Điều này có nghĩa là 1I U được
định ng