Линейные неравенства. Ермолаев Е.В. - 14 стр.

UptoLike

Составители: 

Рубрика: 

|y A
k
y
0
| < ε
1
+ ε
2
< ε
|Ay y| 6 |y y|
z = y y = (ζ
j
) |Ay y| = |A(y y)| =
n
P
i=1
|
n
P
j=1
α
ij
ζ
j
| 6
n
P
i=1
n
P
j=1
α
ij
|ζ
j
| =
n
P
j=1
|ζ
j
|
n
P
i=1
α
ij
=
n
P
j=1
|ζ
j
| = |y y|
γ (0 6 γ < 1) y Y : |A(y y)| 6 γ|y y| y
Y
|A
k
y y| = |Ay
k1
y| 6 γ|y
k1
y| = γ|A
k1
y y| 6 γ
k
|y y|
A
a
1
> 0; γ = min{α
1j
}, y, y Y ; z = y y = (ζ
j
)
a
1
z > 0 z = y y ζ
+
j
=
max{0, ζ
j
}, ζ
j
= min{ζ
j
, 0}, j = 1, ..., n
n
P
i=1
ζ
j
= 0 y y Y
n
P
i=1
ζ
+
j
+
n
P
i=1
ζ
j
= 0 |z| =
n
P
i=1
ζ
+
j
n
P
i=1
ζ
j
n
P
i=1
ζ
j
=
1
2
|z|
|Az| =
n
P
i=1
|
n
P
j=1
α
ij
ζ
j
| =
n
P
i=2
|
n
P
j=1
α
ij
ζ
j
| +
n
P
j=1
α
1j
ζ
j
a
1
z > 0 6
n
P
i=1
n
P
j=1
α
ij
|ζ
j
| +
n
P
j=1
α
1j
(ζ
j
|ζ
j
|) =
n
P
j=1
|ζ
j
|(
n
P
i=1
α
ij
)
+ 2
n
P
j=1
α
1j
ζ
j
6 |z| + 2γ
n
P
j=1
ζ
j
= (1 γ)|z| a
1
> 0 γ > 0 γ = 1
a
1
= (1, 1, ..., 1) a
i
= 0 i > 1
y Y Ay = y = (1, 0, ..., 0) |Ay y| = 0
A
A
m
m A
|A
mk
yy| < ε k > N
1
N
2
= N
1
m k > N
2
k = k
1
m + r k
1
> N
1
r < m |A
k
y y| = |A
k
1
m+r
y y| =
|A
r
(A
k
1
m
y y)| 6 |(A
k
1
m
y y)| < ε
A m A
m
A
m
= (α
(m)
ij
) α
(r)
ij
> 0 α
(s)
jk
> 0 α
(r+s)
ik
> 0
A i, j r
α
(r)
ij
> 0
S = {j N | α
(r)
1j
= 0 r} i / S j S r α
(r)
1i
> 0
α
ij
> 0 α
(r+1)
1j
> 0 j
α
ij
= 0
(q
1
, ..., q
r
) = 1 N
0
m > N
0
m =
P
m
i
q
i
m
i
> 0
|y − Ak y0 | < ε1 + ε2 < ε . 
 Ëåììà 3. Èìååì |Ay − y| 6 |y − y| .
                                                                                                                n   n
      Äîê-âî. Äëÿ z = y − y = (ζj ) èìååì |Ay − y| = |A(y − y)| =
                                                                                                                P   P
                                                                                                                  |   αij ζj | 6
                                                                                                                i=1 j=1
n P
  n                         n             n              n
                                                               |ζj | = |y − y| .
P                           P             P              P
            αij |ζj | =           |ζj |         αij =                                    
i=1 j=1                     j=1           i=1            j=1
 Ìàòðèöà ñæàòèÿ: ∃γ (0 6 γ < 1) ∀y ∈ Y : |A(y − y)| 6 γ|y − y| (ãäå y 
ðàâíîâåñíûé âåêòîð èç Y ).
 Ëåììà 4. Ìàòðèöà ñæàòèÿ óñòîé÷èâà.
   Äîê-âî. Èìååì |Ak y − y| = |Ayk−1 − y| 6 γ|yk−1 − y| = γ|Ak−1 y − y| 6 γ k |y − y| .

 Ëåììà 5. Åñëè ìàòðèöà A èìååò ïîëîæèòåëüíóþ ñòðîêó, òî îíà ÿâëÿåòñÿ ìàò-
ðèöåé ñæàòèÿ.
   Äîê-âî. Ïóñòü a1 > 0; γ = min{α1j }, y, y ∈ Y ; z = y − y = (ζj ) ; ïðåäïî-
ëîæèì: ÷òî a1 z > 0 (â ïðîòèâíîì ñëó÷àå ðàññìîòðèì z = y − y ). Ïóñòü ζj+ =
                                                      n
max{0, ζj }, ζj− = min{ζj , 0}, j = 1, ..., n . Èìååì   ζj = 0 (ò.ê. y è y ∈ Y ), ò.å.
                                                      P
                                                                                         i=1
n               n                                                        n                n            n
      ζj+             ζj−   = 0 è, êðîìå òîãî, |z| =                           ζj+             ζj− ⇒         ζj− = − 12 |z| . Èìå-
P               P                                                        P               P             P
            +                                                                        −
i=1             i=1                                                      i=1             i=1           i=1
          n   n            n   n            n                           n P
                                                                          n
åì |Az| =                                     α1j ζj (ò.ê. a1 z > 0 ) 6
          P   P            P   P            P                           P
            |   αij ζj | =   |   αij ζj | +                                 αij |ζj | +
                  i=1 j=1                          i=2 j=1               j=1                                     i=1 j=1
n
P                                 n
                                  P                n
                                                   P
      α1j (ζj − |ζj |) =                  |ζj |(       αij )
j=1                               j=1           i=1
      n                                      n
             α1j ζj− 6 |z| + 2γ                    ζj− = (1 − γ)|z| . Òàê êàê a1 > 0 , òî γ > 0 ; åñëè γ = 1 ,
      P                                      P
+2
      j=1                                   j=1
òî a1 = (1, 1, ..., 1) , è âñå ai = 0 äëÿ i > 1 . Íî òàêàÿ ìàòðèöà îáëàäàåò ñâîéñòâîì
∀y ∈ Y Ay = y = (1, 0, ..., 0) , ò.å. |Ay − y| = 0 . 
 Ñëåäñòâèå 1. Åñëè ìàòðèöà A èìååò ïîëîæèòåëüíóþ ñòðîêó, òî îíà óñòîé÷èâà.
 Ëåììà 6. Åñëè Am óñòîé÷èâà äëÿ íåêîòîðîãî m , òî A óñòîé÷èâà.
    Äîê-âî. Ïóñòü |Amk y −y| < ε ïðè k > N1 ; ïîëîæèì N2 = N1 m ; òîãäà ïðè k > N2
èìååì k = k1 m + r , ãäå k1 > N1 è r < m . Ïîýòîìó |Ak y − y| = |Ak1 m+r y − y| =
|Ar (Ak1 m y − y)| 6 |(Ak1 m y − y)| < ε ïî ëåììå 3. 
 Ñëåäñòâèå 2. Ìàòðèöà A óñòîé÷èâà, åñëè äëÿ íåêîòîðîãî m ìàòðèöà Am èìååò
ïîëîæèòåëüíóþ ñòðîêó.
                     (m)           (r)        (s)         (r+s)
 Ïóñòü Am = (αij ) ; åñëè αij > 0 è αjk > 0 , òî αik           > 0 . (1)
 Ëåììà 7. Åñëè A íåïðèâîäèìà, òî äëÿ ëþáûõ i, j ñóùåñòâóåò r òàêîå, ÷òî
 (r)
αij > 0 .
                                       (r)                                          (r)
    Äîê-âî. Ïóñòü S = {j ∈ N | α1j = 0 ∀ r} , ïóñòü i ∈  / S , à j ∈ S ; òîãäà ∃ r α1i > 0 ;
                        (r+1)
åñëè αij > 0 , òî α1j         > 0 (ñì. (1)), ÷òî ïðîòèâîðå÷èò âûáîðó j ; ñëåäîâàòåëüíî,
αij = 0 . 
 Ëåììà 8. Ïóñòü (q1 , ..., qr ) = 1 (âçàèìíî ïðîñòû). Ñóùåñòâóåò N0 òàêîå, ÷òî ïðè
m > N0 èìååì m = mi qi äëÿ íåêîòîðûõ mi > 0 .
                         P


                                                                       13