数学物理学报, 2019, 39(4): 705-712 doi:

论文

Banach空间中的kUKK性质

樊丽颖,1, 宋婧婧,1, 张佳宁,2

kUKK Property in Banach Spaces

Fan Liying,1, Song Jingjing,1, Zhang Jianing,2

通讯作者: 张佳宁, E-mail: 2536754451@qq.com

收稿日期: 2018-03-22  

基金资助: 黑龙江省教育厅科技项目.  12541161

Received: 2018-03-22  

Fund supported: the Science and Technology Project of Heilongjiang Provincial Department of Education.  12541161

作者简介 About authors

樊丽颖,E-mail:fan_liying@163.com , E-mail:fan_liying@163.com

宋婧婧,E-mail:804582993@qq.com , E-mail:804582993@qq.com

摘要

给出Banach空间X的一个新的几何性质-kUKK,证明了具有该性质的Banach空间X具有弱Banach-Saks性质;Banach空间XkNUC的充分必要条件是自反且具有kUKK性质;鉴于几何常数在Banach空间几何性质中扮演的重要角色,由kUKK的定义给出了新常数R2(X)的定义,并证明了当R2(X)< k时,Banach空间X具有弱不动点性质;最后计算R2(X)在Cesaro序列空间中的具体值.

关键词: kUKK性质 ; 几何常数 ; 不动点性质 ; Banach空间

Abstract

A new geometric property of Banach space kUKK is given, It is proved that Banach space with this property has weak Banach-saks property, Banach space X is kNUC if and only if it is reflexive and has kUKK property. considering the important role of geometric constants in Banach space geometric properties, The definition of the new constant R2(X) < k is given by the definition of kUKK and proved that when R2(X)< k, the Banach space X has a weak fixed point property. Finally, the specific values are calculated in the Cesaro sequence space.

Keywords: kUKK Property ; Geometric Constant ; Fixed Point Property ; Banach Space

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本文引用格式

樊丽颖, 宋婧婧, 张佳宁. Banach空间中的kUKK性质. 数学物理学报[J], 2019, 39(4): 705-712 doi:

Fan Liying, Song Jingjing, Zhang Jianing. kUKK Property in Banach Spaces. Acta Mathematica Scientia[J], 2019, 39(4): 705-712 doi:

1 引言

Banach空间中的几何性质和不动点性质有着非常密切的联系,因为Banach空间的应用具有广泛性,所以描述它的几何结构是十分不易的.自从1932年,波兰著名数学家Banach的著作《Theories of Operations Lineariness》问世以来,人们开始了Bananch空间的单位球和单位球面的几何理论的系统研究,可以说整个Banach空间几何学就是Banach空间单位球和单位球面的几何学,如各种凸性、光滑性均是通过单位球面的几何性质定义的. 1936年, Clarkson[1]首先引入一致凸Banach空间的概念,开创了从Banach空间单位球的几何结构出发来研究Banach空间性质的方法. 1989年, Prus[2]给出了接近一致光滑和弱接近一致光滑的定义. 1992年, Prus[3]证明了具有弱Opial性质的弱接近一致光滑Banach空间具有不动点性质.

由于不同的研究需要,将已知的一些重要几何性质和几何常数进行推广是一项极其有意义的工作,其前景是广阔的.于是可以利用推广的方法将UKK进行推广.

1994年, Garacia-Falset[4]引入了与接近一致光滑有关的常数

我们将在原来基础上重新定义为

本文采用一个新的几何性质kUKK,证明了与kUKK有关的性质,最后定义了一个新的常数R2(X),证明了当R2(X) < k时, Banach空间X具有弱不动点性质.

2 预备知识

在本文中,用B(X)={xX:||x||≤ 1}和S(X)={xX:||x||= 1}分别表示Banach空间X的单位球及单位球面. sep(xn)= inf{||xn - xm||:nm},下面给出Uniformly Kadec-Klee、kNUC、Banach-Saks性质等定义.

定义2.1[5]  Banach空间X称为Uniformly Kadec-Klee (UKK)空间,如果对∀ε > 0, ∃δ ∈(0, 1),使得对于

定义2.2[6]  Banach空间X称为k -接近一致凸(kNUC)是指若对于∀ε > 0, ∃δ ∈(0, 1),使得对每个序列{xn}⊂ B(X), sep(xn)≥ε,则∃xn1, xn2, ..., xnk满足

定义2.3[7]  Banach空间X具有Banach-Saks性质(BSP)是指对任意的{xn}⊂ B(X),有子列{yn}⊂{xn}及xX,使得

注2.1  Banach空间X具有弱Banach-Saks性质(WBSP)是指若${x_n}\mathop \to \limits^w {\mkern 1mu} 0$,有子列{yn}⊂{xn},使得

定义2.4[8]  若X是Banach空间, DX,称映射T:DX为非扩张映射是指对∀x, yD

定义2.5[8]  如果对于任何一个X的非空紧凸子集C和任何一个非扩张映射T:CC, ∃xC,使得Tx = x成立,那么称Banach空间X有不动点性质.

称Banach空间X具有弱不动点性质(WFPP)是指定义在X上的每个弱紧凸子集的非扩张自映射具有不动点.

定义2.6[9]  设(X, d)是一距离空间, T:XX,序列{xn}⊆X称为T的渐近不动点序列(afps)是指当n→∞,有

引理2.1[10] (Goebel-Karlovitz)  设KX中的弱紧凸子集, T:KK为非扩张映射.若KT的最小不变集, {xn}为T的渐近不动点序列,则对∀yK,有

近年来一些从事数学研究的工作者们也一直不断地在对Banach空间的几何常数进行研究,并且也得到了一些相应的新结论[11-16].

3 主要结果

定义3.1  Banach空间X称为k-Uniformly Kadec-Klee(kUKK)空间是指若对于∀ε> 0, ∃δ ∈(0, 1),若{xn}n =1B(X), ${x_n}\mathop \to \limits^w {\mkern 1mu} x$, sep(xn) ≥ ε,则∃xn1, xn2, ..., xnk

$\begin{equation}\label{1} \left\| {\frac{{{x_{{n_1}}} + {x_{{n_2}}} + ... + {x_{{n_k}}}}}{k}} \right\| ≤ 1 - δ. \end{equation}$

R(X)的基础上,重新定义

定理3.1  Banach空间Xk}NUC空间当且仅当X是自反的且有kUKK性质.

  必要性:若XkNUC空间,则X是自反的[14].下证XkUKK性质,因XkNUC空间,则对∀ε > 0, ∃δ ∈(0, 1), {xn}⊂ B(X), sep(xn}) ≥ ε,则∃xn1, xn2, ⋯, xnk

XkUKK性质.

充分性:设XkUKK空间且自反,对∀ε> 0, ∃δ ∈(0, 1), {xn}⊂ B(X),由X的自反性知,存在{xn}的子列是弱收敛的,记为{xn},假设$\left\{ {{x_n}} \right\}\mathop \to \limits^w x$, xX, xX, $\left\{ {{x_n}} \right\}\mathop \to \limits^w x$,因XkUKK性质,得

XkNUC空间.

定理3.2  若Banach空间XkUKK性质,则X有WBSP.

  设序列$\left\{ {{x_n}} \right\}_{n = 1}^\infty \subset B\left( X \right)$满足${x_n}\mathop \to \limits^w {\mkern 1mu} 0$,因XkUKK性质得,对$\frac{1}{2}$, $0 < \delta \left( {\frac{1}{2}} \right) < 1$${{x_{{n_1}}}^{\left( 1 \right)}, {x_{{n_2}}}^{\left( 1 \right)}, \cdots , {x_{{n_k}}}^{\left( 1 \right)}}$满足

$ \begin{equation}\label{2} \left\| {\frac{{{x_{{n_1}}}^{\left( 1 \right)}, {x_{{n_2}}}^{\left( 1 \right)}, ... , {x_{{n_k}}}^{\left( 1 \right)}}}{k}} \right\| ≤ 1 - δ \left( {\frac{1}{2}} \right) \end{equation} $

成立,对$\left\{ {\left\{ {{x_n}} \right\}{{\left| {n > {n_1}} \right.}^{\left( 1 \right)}}, \ldots , {n_k}^{\left( 1 \right)}} \right\}$, ${x_n}\mathop \to \limits^w {\mkern 1mu} 0$.

继续同样的过程,可找到${x_{{n_1}}}^{\left( 2 \right)}, {x_{{n_2}}}^{\left( 2 \right)}, \cdots , {x_{{n_k}}}^{\left( 2 \right)}$满足

$ \begin{equation}\label{3} \left\| {\frac{{{x_{{n_1}}}^{\left( 2 \right)}, {x_{{n_2}}}^{\left( 2 \right)}, ... , {x_{{n_k}}}^{\left( 2 \right)}}}{k}} \right\| ≤ 1 - δ \left( {\frac{1}{2}} \right) \end{equation} $

成立,重复上述过程,从而得子序列$\left\{ {{x_{{n_1}}}^{\left( j \right)}, {x_{{n_2}}}^{\left( j \right)}, \cdots , {x_{{n_k}}}^{\left( j \right)}} \right\}_{j = 1}^\infty $满足

$\begin{equation}\label{4} \left\| {\frac{{{x_{{n_1}}}^{\left( j \right)}, {x_{{n_2}}}^{\left( j \right)}, ... , {x_{{n_k}}}^{\left( j \right)}}}{k}} \right\| ≤ 1 - δ \left( {\frac{1}{2}} \right)\ \ \ j = 1, 2, .... \end{equation}$

则||gj||≤ 1, ${g_j}\mathop \to \limits^w {\mkern 1mu} 0$.

XkUKK性质得,对$\frac{1}{2}$, $0 < \delta \left( {\frac{1}{2}} \right) < 1$${j_1}^{\left( 1 \right)}, {j_2}^{\left( 1 \right)}, \cdots , {j_k}^{\left( 1 \right)}$满足

$\begin{equation}\label{5} \frac{1}{k}\left\| {{g_{{j_1}}}^{\left( 1 \right)}, {g_{{j_2}}}^{\left( 1 \right)}, ... , {g_{{j_k}}}^{\left( 1 \right)}} \right\| ≤ 1 - δ \left( {\frac{1}{2}} \right) \end{equation}$

成立,继续这种方式,可找到序列$\left\{ {{g_{{j_1}}}^{\left( l \right)}, {g_{{j_2}}}^{\left( l \right)}, \cdots , {g_{{j_k}}}^{\left( l \right)}} \right\}_{l = 1}^\infty $满足

$ \begin{equation}\label{6} \frac{1}{k}\left\| {{g_{{j_1}}}^{\left( 1 \right)}, {g_{{j_2}}}^{\left( 1 \right)}, ... , {g_{{j_k}}}^{\left( 1 \right)}} \right\| ≤ 1 - δ \left( {\frac{1}{2}} \right)\;\;l = 1, 2, ..., \end{equation} $

因此

从而

$0 < \delta \left( {\frac{1}{2}} \right) <1$,故存在一个较大的正整数r,使${\left[ {1 - \delta \left( {\frac{1}{2}} \right)} \right]^r} \le \varepsilon $.

重复上述过程r次,可得kr个元素${x_{{m_1}}}, {x_{{m_2}}}, \cdots , {x_{{m_{{k_r}}}}} \subset \left\{ {{x_n}} \right\}$使得

$\begin{equation}\label{7} \left\| {\frac{{{x_{{m_1}}} + {x_{{m_2}}} + ... + {x_{{m_{{k_r}}}}}}}{{{k_r}}}} \right\| ≤ {\left[ {1 - δ \left( {\frac{1}{2}} \right)} \right]^r} ≤ ε \end{equation}$

成立,故X具有WBSP.

引理3.1  设KX中的弱紧凸子集, T:KK是非扩张映射,若KX的最小不变子集且diam(K) = 1, {xn}为T的渐近不动点序列且${x_n}\mathop \to \limits^w {\mkern 1mu} 0$,那么对∀ε> 0, ∃K中的序列{zn}满足

(1)存在zK,使得${z_n}\mathop \to \limits^w {\mkern 1mu} z$;

(2)对∀nN,都有||zn||> 1-ε;

(3)对∀n, mN,都有$\left\| {{z_n} - {z_m}} \right\| \le \frac{1}{k}$;

(4) $\begin{array}{*{20}{c}}{{\rm{lim\;sup}}}\\{n \to \infty }\end{array}\left\| {{z_n} - {x_n}} \right\| \le \frac{1}{k}$.

  假设0∈K,若{wn}⊂KT的渐近不动点序列,由引理2.1知$\begin{array}{*{20}{c}}{{\rm{lim}}}\\{n \to \infty }\end{array}\left\| {{w_n}} \right\| = 1$,因为对∀ε> 0, ∃δ(ε)∈(0, 1),满足xK且||Tx-x|| < δ(ε),则||x||> 1 -ε.实际上,并不然, ∃ε0>0满足对∀nN,都有wnK满足$\left\| {T{w_n} - {w_n}} \right\| < \frac{1}{n}$且||wn|| < 1 -ε0,从而序列{wn}为T的渐近不动点序列,且$\begin{array}{*{20}{c}}{{\rm{lim\;sup}}}\\n\end{array}\left\| {{w_n}} \right\| < 1 - {\varepsilon _0}$$\begin{array}{*{20}{c}}{{\rm{lim}}}\\{n \to \infty }\end{array}\left\| {{w_n}} \right\|{\rm{ = }}1$矛盾.

ε0> 0,取r < min{1, δ(ε)},对每个nN,定义Sn:KK如下

Sn为压缩映射.

Banach压缩映射原理满足每个Sn都有不动点zn.

K是弱紧的,故可设{zn}}满足条件(1),即存在点zK,使得${z_n}\mathop \to \limits^w {\mkern 1mu} z$.因为

则||zn||>1 - ε,满足条件(2).对∀n, mN,则

从而

证得满足条件(3).

又因为

n→∞并取上极限,得

证得满足条件(4).

定理3.3  若R2(k) < k,则X具有弱不动点性质.

  若X不具有WFPP,则存在弱紧凸子集KX和非扩张映射T,满足diam(k)= 1,且KT的最小不变集,在K中选T的渐近不动点序列{xn},考虑到可以做平移,假设条件(1)-(4)成立,若需要可选取子列,假设$\begin{array}{*{20}{c}}{{\rm{lim}}}\\{n \to \infty }\end{array}\left\| {{z_n} - z} \right\|$存在,且

$ \begin{equation}\label{8} \lim\limits_{n \to \infty } \left\| {{z_n} - z} \right\| ≤ \limsup\limits_{n \to \infty } \left\| {{z_n} - {z_m}} \right\| ≤ \frac{1}{k}, \end{equation}$

选取θ > 0,满足

则对足够大的n

又由于

因此

$\left\| {\frac{{{z_{{n_1}}} + {z_{{n_2}}} + \cdots + {z_{{n_k}}}}}{{\frac{1}{k} + \theta }}} \right\| = \left\| {\frac{{{z_{{n_1}}} - z + {z_{{n_2}}} - z + \cdots + {z_{{n_k}}} - z}}{{\frac{1}{k} + \theta }} + \frac{{kz}}{{\frac{1}{k} + \theta }}} \right\| \le k{R_2}\left( X \right).$

从而

因此

与引理3.1矛盾.故R2(k) < k, X具有弱不动点性质.

定理3.4  ${R_2}\left( {{\rm{ce}}{s_{_p}}} \right) = {\left( k \right)^{\frac{1}{p}}}$.

  x =(x(1), x(2), x(3), ...).由x具有绝对连续范数,则对∀ε> 0, ∃i0N,满足

${x_n}\mathop \to \limits^w {\mkern 1mu} 0$,则

n0N,当nn0时,有

又因为

其中

则当i0充分大时

由于ε的任意性,则

证毕.

4 结论

本文在Banach空间中定义一个新的几何性质——kUKK,讨论了kUKK与Banach空间某些重要几何性质的关系,证明了具有该性质的Banach空间X具有WBSP, Banach空间XkNUC的充分必要条件是自反且具有kUKK性质,最后鉴于几何常数在Banach空间几何性质中扮演的重要角色,由kUKK的定义给出新常数R2(X)的定义,并证明了当R2(X) < k时, Banach空间X具有弱不动点性质,同时计算出R2(X)在Cesaro序列空间的具体值.

参考文献

Clarkson J A .

Uniformly convex spaces

Trans Amer Math Soc, 1936, 40: 396- 414

DOI:10.1090/S0002-9947-1936-1501880-4      [本文引用: 1]

Prus S .

Nearly uniformly smooth Banach space

Boll Unmal Ital B, 1989, 7 (3): 507- 521

[本文引用: 1]

Prus S .

Banach spaces with the uniform opial property

Nonlinear Anal, 1992, 18: 697- 704

DOI:10.1016/0362-546X(92)90165-B      [本文引用: 1]

Garcia-Falset J .

Stability of the fixed point property for nonexpansive mapping

Houston Journal of Mathematics, 1994, 20 (3): 495- 505

[本文引用: 1]

崔云安. Banach空间几何理论及应用. 北京: 科学出版社, 2011: 32- 49

[本文引用: 1]

Cui Y A . Banach Space Geometry Theory and Application. Beijing: Science Press, 2011: 32- 49

[本文引用: 1]

苏雅拉图, 乌敦其其格, 包来友.

k接近一致凸空间的对偶空间

数学物理学报, 2011, 31A (3): 805- 813

DOI:10.3969/j.issn.0252-9602.2011.03.005      [本文引用: 1]

Suaratu , Utunqigg , Paolaiyou .

Dual space of k nearly uniformly convex space

Acta Math Sci, 2011, 31A (3): 805- 813

DOI:10.3969/j.issn.0252-9602.2011.03.005      [本文引用: 1]

方习年, 王建华.

凸性和Banach-saks性质

数学物理学报, 2002, 22A (3): 297- 303

DOI:10.3321/j.issn:1003-3998.2002.03.002      [本文引用: 1]

Fang X N , Wang J H .

Convexity and Banach-saks properties

Acta Math Sci, 2002, 22A (3): 297- 303

DOI:10.3321/j.issn:1003-3998.2002.03.002      [本文引用: 1]

俞鑫泰. Banach空间几何理论. 上海: 华东师范大学出版社, 1986: 233- 235

[本文引用: 2]

Yu X T . Banach Space Geometry Theory. Shanghai: East China Normal University Press, 1986: 233- 235

[本文引用: 2]

Dominguez Benavides T .

A geometrical coefficient implying the fixed point property and stability results

Houston Journal of Mathematics, 1996, 22 (4): 835- 849

URL     [本文引用: 1]

张恭庆, 林源渠. 泛函分析讲义. 北京: 北京大学出版社, 1987

[本文引用: 1]

Zhang G Q , Lin Y Q . Handout on Functional Analysis. Beijing: Peking University Press, 1987

[本文引用: 1]

王稀. Orlicz空间的广义garcia-falset系数. 哈尔滨: 哈尔滨理工大学, 2012: 10- 23

[本文引用: 1]

Wang X . Generalized Garcia-falset Coefficient of Orlicz Space. Harbin: Harbin University of Science and Technology, 2012: 10- 23

[本文引用: 1]

Huff R .

Banach spaces which are nearly uniformly convex

Rocky Montain J Math, 1980, 10 (4): 743- 749

DOI:10.1216/RMJ-1980-10-4-743     

徐洪坤.

(NUC)空间的一种推广

上海第二工业大学学报, 1986, (1): 27- 33

URL    

Xu H K .

(NUC) extension of space

Journal of Shanghai Second Polytechnic University, 1986, (1): 27- 33

URL    

Kutzarova D N , Lin B L .

Locally k-Nearly uniformly convex Banach spaces

Math Balkanica Fasc, 1994, 8 (2/3): 203- 210

[本文引用: 1]

段丽芬, 庄彩彩.

赋广义Orlicz范数的Orlicz序列空间的UKK性质

通化师范学院学报, 2014, 35 (4): 15- 16

DOI:10.3969/j.issn.1008-7974.2014.04.006     

Duan L F , Z C C .

UKK properties of Orlicz sequence space with generalized Orlicz norm

J Tonghua Normal Univ, 2014, 35 (4): 15- 16

DOI:10.3969/j.issn.1008-7974.2014.04.006     

崔云安, 郭晶晶.

与不动点性质相关的新常数

哈尔滨理工大学学报, 2016, 21 (2): 122- 126

URL     [本文引用: 1]

Cui Y A , Guo J J .

New constants related to fixed point properties

Journal of Harbin University of Science and Technology, 2016, 21 (2): 122- 126

URL     [本文引用: 1]

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