多目标约束向量优化问题的类拉格朗日乘数法
Lagrange-Like Multiplier Rules for Weak Approximate Pareto Solutions of Multiobjective Constrained Vector Optimization Problems
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收稿日期: 2016-12-30
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Received: 2016-12-30
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文献[
关键词:
In real Hilbert space case, Zheng and Li[
Keywords:
本文引用格式
李润鑫, 黄辉, 尚振宏, 曹宇, 王红斌, 张晶.
Li Runxin, Huang Hui, Shang Zhenhong, Cao Yu, Wang Hongbin, Zhang Jing.
1 引言
受文献[20]中的结果所启发,在文献[21]中,我们考虑实希尔伯特空间中含有一个约束条件的向量优化问题,利用proximal法锥及目标多值映射和约束多值映射的有关proximal法锥的coderivatives,我们给出了该类优化问题的弱近似帕雷托解存在的拉格朗日乘数法,见文献[21].然而,通过进一步地研究,我们发现文献[21]中的结果并不能自然地延拓到含有两个及两个以上约束条件的优化问题上.其中的原因是当
设
并建立了问题(1.1)的弱近似帕雷托解存在的必要条件-拉格朗日乘数法[21].
定理1.1 设
和
使得
并且
其中
设
当
事实上,问题(1.1)和(1.2)是等价的.只需要令
定理1.2 设
及
使得
且
接下来,我们回答以上疑问.首先把问题(1.2)转换为问题(1.1),设
是否成立.本文预备知识最后部分的例子告诉我们上述包含关系并不一定成立.
2 预备知识
设
下面关于proximal法锥的引理在我们后面的分析中将多次用到(参见文献[22,命题1.3,命题1.5]).
命题2.1 设
(ⅰ)
(ⅱ)存在
(ⅲ)存在
设
称
假设
特别地,对任意
以下结论见于文献[21,推论2.1].
命题2.2 设
设
本文用
设
当
则称
命题2.3 设
则任取
为证明我们的主要结果,我们需要下面的一些引理.
引理2.1 设
证 由命题2.1 (ⅱ)知,对于
故由命题2.1 (ⅱ),有
(2.2)式的反包含关系容易由(2.3)式得到.证毕.
引理2.2 设
(ⅰ)存在
(ⅱ)
证 设
显然
因此
对于
然后定义
由此易知
所以
故当
任取
由此推出
事实上
在
令
结合(2.4)-(2.7)式结论得证.证毕.
进一步,考虑以下两个二元函数
其中
引理2.3 设
证 因为
令
由此
证毕.
引理2.4 设
及
则对任意的
并且
其中
证 设
利用(2.8)式及三角不等式性,可得
再结合
我们令
这说明(2.9)式成立. (2.10)式容易由(2.9)式简单推得.证毕.
在这部分的最后,我们给出一个例子对第一部分最后的疑问加以说明.
例2.1 设
由命题2.1 (ⅲ)易知
并且对任意的
(ⅰ)若
(ⅱ)若
下面说明
(ⅲ)如果
(ⅳ)如果
由(ⅲ), (ⅳ)和命题2.1 (ⅱ),我们知道
因此,
并且
此例说明定理1.1不能自然地延拓到有多个约束的优化问题中.
3 主要结论
在整个这部分中,我们假设
定义空间
定理3.1 设
及
证 因为
其中
记
定义
令
设
且有
下面我们用反证法证明
于是由
由此说明
所以
和(3.2)式矛盾.因此
容易由(3.4)式得到
于是,在点
其中
又根据引理2.3和引理2.4,我们知道
而(3.3)和(3.4)式表明
于是,由(3.6)和(3.7)式得
且
注意到
于是结合(3.3)式,可得
接下来,令
再由
这和(3.10)式推出存在
满足
应用引理2.1得
这和(3.8)式表明存在
使得
因为
所以由(3.12)式可得
通过
这又和(3.13)式表明存在
使得
又注意到
及
再结合(3.11)和(3.14)式,可知
和
成立.因此
令
并且
又记
至此,由(3.9)式可知我们还需要说明(3.1)式成立即可.下面我们证明(3.1)式.首先注意到
类似地,因为
并且
所以对于
和
成立.这说明
此时,应用(3.11), (3.14)和(3.15)式可得
故
进一步,因为
由此, (3.14)和(3.15)式表明(3.1)式的第二个不等式成立.证毕.
我们知道拉格朗日乘数法是求解条件极值问题的有效方法.当
其中
定义3.1 设
(ⅰ)问题
(ⅱ)问题
定理3.2 设
(ⅰ)对任意的
(ⅱ)对任意的
满足
证 由命题2.3得,任意
和
使得
成立.对任意的
由此可得(ⅰ)成立.下面假设
于是(ⅱ)成立.证毕.
若
推论3.1 设
注3.1 如果
这说明对于任意的
注3.2 当int
因为
参考文献
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