Pareto有效点的存在性
出处:按学科分类—自然科学总论 北京出版社《现代科技综述大辞典上》第13页(3933字)
设X,Y是二个线性空间,A,B分别为X,Y的非空子集,C是Y中的非空凸锥,f:A→Y。
对y,定义∈c。B的Pareto有效点、次有效点集分别为E(B,C)={y∈B|不存在z∈B,z≠y使z≤y},N(B,C)={y∈B|不存在z∈B使y≤z,z≤y},对向量最优化问题(Vp):,其有效解、次有效解集分别为E(f,c)={x∈A|f(x)∈E(f(A),C)},N(f,c)={x∈A|f(x)∈N(f(A),C)},考虑(Vp)的有效解、次有效解的存在性,通常是先考虑B,C满足什么条件时,E(B,C),N(B,C)非空,再考虑f,A满足什么条件,f(A)具有前面对B的要求。
1974年游(P.L.Yu)说明若Y=Rm,C是锐的,B紧,则E(B,C)≠Φ。随后许多学者围绕这基本定理进行研究。
这些研究主要是从以下几个方面展开的:(1)讨论其它非控点的存在性。(2)向无限维空间拓广。(3)减弱关于C的尖性假设。(4)减弱B的紧性假设。
(5)建立函数的锥连续性概念,配以A的某种紧性,以期实现f(A)具有所希望的紧性。从证明方法看,主要是借用纯量化方法或借用Zorn引理,仅有个别结论是借助不动点定理来证明的。代表性的工作主要有:
1978年哈特利(R.Hartley)对y∈Y,记截割By=(y-c)∩B,称B是C-截割紧的,如对,By紧,说明若Y=Rm,B是截割紧的,则N(B,C)≠Φ,围绕它,在有限维空间,比曾(G.R.Bitran,1979)等、汉尼格(M.I.Henig,1982)、沙哇拉吉(Y.Sawaragi,1985)等借用退化锥反映B的锥有界性,再辅以B的某种锥闭性去代替前面B的锥紧性导出了几个存在性定理。后又被梅家骝(1987)改进为若使()∩B非空紧,则N(B,C)∩()≠Φ,波温(J.M.Borwein,1983)对Y为可分拓扑线性空间时,说明若C是闭凸锥且B是C-截割紧的,则N(B,C)≠Φ,这结论又被斯特拉-卡瓦(A.SternaKarwat,1986,1987)拓广为若为Y中的凸锥|对Y的每个闭子空间L,如是子空间,则D∩L也是子空间},B是截割紧,则N(B,C)≠Φ。
1978年西塞利(L.Cesari)等设Y为Banach空间,称C满足π-性质,如{a∈Y*\{0}|对,{y∈C|a(y)≥-δ}弱紧}≠Φ。称B下有界,如使证明了如闭凸锥C满足π-性质,B下有界,则弱C-有效点w-inf(B,C)={x∈w-c1B|(x-C\{0})∩B=Φ}≠Φ,如B还是弱闭的,则E(B,C)≠Φ。龚循华(1988)将其改进为若Y是自反Banach空间,C是锐闭凸锥,C又是正规的(即Y中任意序区间都范数有界),B有下界,则w-inf(B,C)≠Φ。
他1990年又引进了一种拟π-性质概念,用以说明有效点的存在性,斯台(T.Staib,1988)设C为闭凸锥,说明了如Y=Rm,B有界,则,如Y是自反Banach空间,B凸且有界,则inf(B,C)≠Φ,如Y是可分拓扑线性空间,C点式,B是C截割弱紧的,则inf(B,C)≠Φ。
1980年柯里(H.W.Corley)设Y是Banach空间,称B是C-半紧的,如B的任意形如,xα∈B}的复盖均有有限子覆盖,称f:A→Y是C-下半连续的,如对,是闭的。设C为尖闭凸锥,说明了如B是C-半紧的,则E(B,C)≠Φ,如A紧,f是C-下半连续的,则E(f,C)≠Φ。
塞柯尼(J.P.Cecconi,1986)说明其中关于C闭的假设可去掉。汉尼格(1982,1986)、本森(H.P.Benson,1983)、沙哇拉吉(1985)等说明若Y=Rm,C为点式闭凸锥,闭,B+C凸,则满足控制性质是C-半紧的是C-截割紧的,其中H(B,C),B0(B,C),Be(B,C)分别是B的汉尼格、波温、本森真有效点集。
龚循华(1990)设Y是Banach空间,C为点式闭凸锥,说明如使By是C-半紧的,则E(B,C)≠Φ。
1983年波温设Y为可分拓扑线性空间,称C具有Daniell性质,如Y中每个有下界的减网收敛于它的下确界,说明了如C是闭凸锥且具有Daniell性质,B又有一个有下界的闭截割,则N(B,C)≠Φ。
1984年赵(K.L.Chew)设Y是Banach空间,称B是C-归纳的,如B关于C的非空截割全序链的交非空。说明了若C是点式凸锥,B是C-归纳的,则E(B,C)≠Φ。
如C是凸锥,C∩(-C)闭,B是C-归纳的,则N(B,C)≠Φ。1986年杨(J.Jahn)设Y是自反Banach空间,C是点式凸锥,范数‖·‖y在C上强单调递增(即u,v∈C,u≠V,u≤v隐涵‖u‖<‖v‖),说明若使By弱闭且有下界,则E(B,C)≠Φ,若intC≠Φ,B弱闭且使,则Be(B,C)≠Φ。另外,杨还讨论了弱有效点的存在性。
1989年鲁克(D.T.Luc)进一步拓广了波温和杨所得的结果。
他设Y是一个实拓扑线性空间,C是凸锥,称Y中一个网{xα:α∈I}是减网,如对α,β∈I,β>α有xα>xβ(指xα≥xβ但)。称B是C-完备的,如不存在形如的对B的覆盖,其中{xα}是B中的一个减网。
称C是校正的,如,L=C∩-C。说明了如C是校正凸锥,那么B有一个非空C-完备截割。
如B是C-完备的,C是校正凸锥,那么B满足控制性质。
设Y=Rm,E(B,C)≠Φ,B的有效极点集EB=E(B,C)∩extB,其中extB为B的极点集,游(1975)说明若C为凸锥,B是紧多面凸集,则EB≠Φ。波温(1983)说明若C为闭凸锥,B为紧凸集,则EB≠Φ。梅家骝(1991)说明若0∈C,C在0点凸(C不一定凸也不一定是锥)。
B是不含直线的闭凸集(或B是紧集,{a|<a,x><0,,则EB≠Φ。
对e∈C\{0},定义B的e-有效点集e-E(B,C)={x∈B|(x-e-c\{0})∩B=Φ}。斯台(1988)说明若Y是可分拓扑线性空间,C是点式闭凸锥,B有界(或有下界,或使a(y)≥0,,a(e)>0且infa(B)>-∞},则e-E(B,C)≠Φ。
对集值映射F:A→2Y,柯里(1987)定义N(F,C)={x∈A|F(x)∩N(F(A),C)≠Φ},讨论了这种次有效解的存在性,鲁克(1989)设Y是可分拓扑线性空间,称F在A上C-上连续,如对,F(x0)的任意邻域V,存在x0的邻域∪使,。
他设F在A上C-上连续,A紧,C为凸锥,说明若,F是紧值的,则N(F,C)≠Φ。若C是校正的,F是C-半紧-值的(或对,F(x)+C是闭的,C-完备的)则N(F,C)≠Φ。
目前在减弱C的凸性假设方面的工作尚不多见。这可能是由于C不凸就意味着序关系缺少传递性,因而证明存在性定理时最有力的工具Zorn引理不能使用,从而给问题讨论带来困难,但这必竟是一个值得研究的问题。
。【参考文献】:1 Yu P L. J Optim Theory Appl, 1974,14,319~377
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(南昌大学梅家骝教授撰;李宗元审)