正锥

更新时间:2023-05-12 20:28

正锥是偏序群的正元素集,若G是偏序群,则G的正元素集G+={g∈G|g>0}及G的负元素集G-={g∈G|g>0}分别称为G的正锥及负锥。G+满足三个条件: 1.G++G+⊆G+;2.G+∩-G+=G+∩G-={0};3.对任意a∈G有a+G+-a⊆G+。反之,若P是群G的子集,G的运算记为+,且P满足条件1、2、3,对任意x,y∈G,定义x>y当且仅当x-y∈P,则由P可诱导出G的一个序,使G成为偏序群,且P=G+,于是,一个偏序群的序完全由满足上述条件的子集P所确定,因此,亦称P是G的一个序。

基本介绍

在给定的线性空间中,可以引进一个凸锥来规定一种序关系。这是讨论线性空间中不等式关系的一个必不可少的前提。

定义 设X是一个线性空间,P足X中的一个凸锥,并且对于任意的 与 ,若 ,则记为 。对于这样的P称为X中的一个正凸锥,有时简称为正锥;若令 ,则称N为X中的负凸锥,简称为负锥。显然,若 ,则有 。

例如,在 中凸锥

它定义了En中的正卦限;又例如,在区间 上所有函数构成的线性空间中,其凸锥自然可以定义为 上的所有非负函数构成的集合。

正锥与凸映射

很容易验证,上述定义中的序关系,满足以下三条性质:

1.自反性 。

2.传递性 若 ,又 ,则 。

3.对称性 若 ,又 ,则 。

如果在X中定义了序关系“≥”,并且满足上述三条公理,那么就称在X中用正锥P定义了偏序关系。对于偏序关系我们需注意,在X中并非任意两个元素都是可比的,所以才称之为偏序

赋范线性空间中,有时用闭凸锥来定义正锥具有特殊的意义。另外,如果x是正锥P的一个内点,那么可以把它记为 。对于许多应用问题,为了能够使用凸集分离定理,P至少要有一个内点,这是必不可少的条件。

给定一个赋范线性空间X与一个正凸锥 ,还可以在其对偶空间X*中定义一个对应的对偶正凸锥

对此, ,又可以记作 。

即使P不一定是闭的,而 却总是闭的。如果P是闭的,那么在P与 之间有下列关系:

命题1 设X是一个赋范线性空间,P是X中的正凸锥,并且P是闭的。若x∈X,对于所有的 ,满足 则 。

证明: 用反证法假设不成立,即,那么根据凸集分离定理,即知存在一个闭超平面,亦即有界线性泛函,使得对于所有的p∈P,由于P是闭的,应有。由于P是X中的凸锥,所以,所以特别有,此与命题之假设不符。故必有,即。

命题2 设X是一个赋范线性空间,P是X中的正凸锥,若 ,则对于所有非零的 ,有 。

证明:由于是P的内点,所以存在一个以为中心,以r>o为半径的闭球,即当时,有。由于,所以,即。从而根据范数的定义,有

以上,我们已经推广了向量不等式的概念,这就有可能使我们引进关于映射的凸性定义。

定义 设X是一个线性空间,Z也是一个线性空间,在Z中具有正凸锥P。若映射 ,G的定义域是Ω,Ω是X中的凸集,并且对于所有的x1,x2∈Ω以及α∈ [0,1],有

则称G是一个凸映射。

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