局部凸空間的中點(diǎn)局部k－一致*凸性與中點(diǎn)局部k－一致光滑性

陳利國(guó)，羅 成，王 君

(1.內(nèi)蒙古財(cái)經(jīng)大學(xué)統(tǒng)計(jì)與數(shù)學(xué)學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特 010070;2.內(nèi)蒙古大學(xué)數(shù)學(xué)科學(xué)學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特 010021)

1977年，文獻(xiàn) ［1］首次給出局部凸空間嚴(yán)格凸的定義，并開始對(duì)局部凸空間凸性的研究，之后，文獻(xiàn)［2］進(jìn)一步研究了嚴(yán)格凸的條件。1989年，文獻(xiàn) ［3］中給出與文 ［2］中嚴(yán)格凸等價(jià)的定義，同時(shí)首次給出局部凸空間光滑性的定義，并建立嚴(yán)格凸性與光滑性的對(duì)偶關(guān)系，隨后又在文獻(xiàn)［4］中給出局部凸空間一致凸性的概念。2003年，文獻(xiàn) ［5］利用X上定義的一族半范數(shù)P，重新給出偶對(duì) (X，P)的幾種凸性和光滑性的定義，討論了幾種凸性 (光滑性)之間的關(guān)系，并建立重要的對(duì)偶關(guān)系。2010年，文獻(xiàn)［6］將幾種凸性和光滑性推廣為k－凸性和k－光滑性［5］。但對(duì)于某些k－凸性和k－光滑性的研究卻很少。主要原因是未能體現(xiàn)k－凸性和k－光滑性的重要對(duì)偶性質(zhì)。2011年，文獻(xiàn) ［7］給出局部凸空間的 (弱)中點(diǎn)局部一致凸性，并證明它與(弱)中點(diǎn)局部一致光滑性是一對(duì)對(duì)偶概念［8］。本文進(jìn)一步研究局部凸空間的k－凸性和k－光滑性，首先，引入局部凸空間的 (弱)中點(diǎn)局部k－一致凸性和 (弱)中點(diǎn)局部k－一致光滑性這一對(duì)對(duì)偶概念，它們既是Banach空間相應(yīng)概念的嚴(yán)格推廣［9－10］，又是局部凸空間 (弱)中點(diǎn)局部一致凸性和 (弱)中點(diǎn)局部一致光滑性的自然推廣。然后，討論它們與其它k－凸性 (k－光滑性)之間的重要關(guān)系，推廣了Banach空間的某些結(jié)果。

下面是本文用到的一些預(yù)備知識(shí)和記號(hào)，以方便讀者能夠更快地了解本文。

下面給出本文中常用的幾個(gè)符號(hào):

對(duì)任意p∈P，令Up(X){x∈X:p(x)≤1}，Sp(X)={x∈X:p(x)=1}，即Up(X)和Sp(X)分別表示半范空間(X，p)中的單位球和單位球面;

對(duì)任意的p∈P，x1，x2，…，xk+1∈Sp(X)，記

本文所用到的其它有關(guān)概念和記號(hào)，請(qǐng)參見文獻(xiàn) ［5，7，11］。

1 相關(guān)概念

定義1［5］設(shè)B是(X，TP)中形如B{Cp}的絕對(duì)凸有界閉集，p∈P，若Cp=1，則稱B是(X，TP)中的p－正規(guī)集。(容易知道若B是p－正規(guī)集，則B?Up(X))。

定義4［6］稱偶對(duì)(X，P)為k－光滑的，若對(duì)任意p∈P，x∈Sp(X)，以及X中含有x的任一p－正規(guī)集B決定的X′上的半范數(shù)，當(dāng){f1，f2，…，fk+1}?∑p(x)時(shí)，有(f1，f2，…，fk+1)=0。

定義5［6］稱偶對(duì)(X，P)為k－強(qiáng)光滑(k－非常光滑)的，若對(duì)任意的p∈P，x∈Sp(X)，以及X中含有x的任一p－正規(guī)集B決定的X′上的半范數(shù)，當(dāng)?S(X′(p))，且滿足時(shí)，有。

(對(duì)任意F1，F(xiàn)2，…，F(xiàn)k∈S(X″())，有

顯然，中點(diǎn)局部k－一致凸性蘊(yùn)含著弱中點(diǎn)局部k－一致凸性。

注1k=1時(shí)定義6就是文獻(xiàn) ［7］中 (弱)中點(diǎn)局部一致凸性。

(對(duì)任意F1，F(xiàn)2，…，F(xiàn)k∈S(X″))，有

顯然，中點(diǎn)局部k－一致光滑性蘊(yùn)含著弱中點(diǎn)局部k－一致光滑性。

注3k=1時(shí)定義7就是文獻(xiàn) ［8］中 (弱)中點(diǎn)局部一致光滑性。

注4 若將P視為一范數(shù)‖·‖組成的單元素集，即(X，P)=(X，‖·‖)，定義6和定義7與文獻(xiàn) ［9－10］中Banach空間相應(yīng)定義完全一致，也說明了本文給出的定義是Banach空間相應(yīng)定義的嚴(yán)格推廣。

2 (弱)中點(diǎn)局部k－一致凸性和(弱)中點(diǎn)局部k－一致光滑性的對(duì)偶性質(zhì)

定理1(i)若偶對(duì)(X′，P*)是中點(diǎn)局部k－一致凸的，則偶對(duì)(X，P)是中點(diǎn)局部k－一致光滑的。

(ii)若偶對(duì)(X′，P*)是弱中點(diǎn)局部k－一致凸的，則偶對(duì)(X，P)是弱中點(diǎn)局部k－一致光滑的。

證明 只證 (i)，(ii)類似。

另一方面，由文獻(xiàn) ［12］引理2.1可知f∈(X′)。再由偶對(duì) (X′，P*)是中點(diǎn)局部k－ 一致凸的。故，即偶對(duì)(X，P)是中點(diǎn)局部k－一致光滑的。

定理2 (i)若偶對(duì)(X′，P*)是中點(diǎn)局部k－一致光滑的，則偶對(duì)(X，P)是中點(diǎn)局部k一致凸的。

(ii)若偶對(duì)(X′，P*)是弱中點(diǎn)局部k－一致光滑的，則偶對(duì)(X，P)是弱中點(diǎn)局部k－一致凸的。

證明 只證 (i)，(ii)類似。

則B是X中的p－正規(guī)集且含有x和}(j=1，2，…，k+1)。

令是由B決定的X′上的半范數(shù)，則由文獻(xiàn)［12］引理2.1可知f∈(X′)。令

則易知B*是X′中的－正規(guī)集且含有f，且U(X′(p))?B*?(X′)。

另一方面，由于^x(f)=f(x)=1，所以∈(f)。由于

再由偶對(duì) (X′，P)*是中點(diǎn)局部k－一致光滑的，類似與文獻(xiàn) ［13］中可以證明U(X′(p))?U(X?))(在自然嵌入意義下)，故

從而證明了偶對(duì)(X，P)是中點(diǎn)局部k－一致凸的。

在凸性和光滑性理論的研究中，相互對(duì)偶的概念及其性質(zhì)的研究占據(jù)著重要的地位。因此，合理引進(jìn)并研究某種凸性 (或光滑性)的對(duì)偶概念－光滑性 (或凸性)顯得尤為重要。定理1和定理2說明本文引進(jìn)的局部凸空間的 (弱)中點(diǎn)局部k－一致凸性和 (弱)中點(diǎn)局部k－一致光滑性是一對(duì)對(duì)偶概念，進(jìn)而說明引進(jìn)的概念是合理的。

3 (弱)中點(diǎn)局部k－一致凸性和(弱)中點(diǎn)局部k－一致光滑性與其它k－凸性和k－光滑性之間的關(guān)系

下面結(jié)論是Banach空間相應(yīng)結(jié)果的推廣

定理3 若偶對(duì)(X，P)是k－強(qiáng)凸的，則偶對(duì)(X，P) 是中點(diǎn)局部k－一致凸的。

類似可以證明:

定理4若偶對(duì)X，()P是k－非常凸的，則偶對(duì)X，()P是弱中點(diǎn)局部k－一致凸的。

定理5若偶對(duì)X，()P是弱中點(diǎn)局部k－一致凸的，則偶對(duì)X，()P是k－嚴(yán)格凸的。

證明 對(duì)任意p∈P，當(dāng)x1，x2，…，xk+1∈X，且滿足

對(duì) ?n∈N，j=1，2，…，k+1 ，令，顯然 {}(?Sp(X))是Tp有界序列 (j=1，2，…，k+1)。而且又由偶對(duì)(X，P)是弱中點(diǎn)局部k－一致凸的，所以

對(duì)任意的f1，f2，…，fk∈S(X′(p))，有

即Ap(x1，x2，…，xk+1)=0，這也就證明了偶對(duì)(X，P) 是k－嚴(yán)格凸的。

定理6若偶對(duì)(X，P)是k－強(qiáng)光滑的，則偶對(duì)(X，P)是中點(diǎn)局部k－一致光滑的。

證明 對(duì)任意的p∈P，x∈Sp(X) ，以及X中含x的任一p－正規(guī)集B決定的X′上的半范數(shù)，f∈ ∑p(x) ，S( X′(p) )，且。因?yàn)?/p>

類似可以證明:

定理7若偶對(duì)(X，P)是k－非常光滑的，則偶對(duì)(X，P)是弱中點(diǎn)局部k－一致光滑的。

定理8若偶對(duì)(X，P)是弱中點(diǎn)局部k－一致光滑的，則偶對(duì)(X，P)是k－光滑的。

證明 對(duì)任意p∈P，x∈Sp(X)，以及X中含有x的任一p－正規(guī)集B決定的X′上的半范數(shù)， 且 {f1，f2，…，fk+1}? ∑p(x)，令f=，則f∈∑p(x)。令，對(duì)任意n∈N=fi，顯然∈S(X′(p))(i=1，2，…，k+1)，顯然有由條件偶對(duì)(X，P)是弱中點(diǎn)局部k－一致光滑的，有Ap*B(f1，f2，…，fk+1)=0。即偶對(duì) (X，P)是k－ 光滑的。

參考文獻(xiàn):

［1］DIMINNIE C R，WHITE A G.Strict convexity in topological vector spaces［J］.Math Japonica，1977，22(1):49－56.

［2］DIMINNIE C R，WHITE A G.Strict convexity conditions for seminorms［J］.Math Japonica，1980，24(5):489－495.

［3］國(guó)起，吳從炘.局部凸空間的嚴(yán)格凸性與光滑性［J］.東北數(shù)學(xué)，1989，5(4):465－472.

［4］吳從炘，國(guó)起.局部凸空間的一致凸性［J］.數(shù)學(xué)年刊，1990，11A(3):351－354.

［5］林敏，劉德，羅成，等.對(duì)局部凸空間凸性的探討［J］.內(nèi)蒙古大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2003，34(5):485－489.

［6］郝建軍，劉德.局部凸空間中若干種k－凸性k－光滑性的研究［J］.內(nèi)蒙古大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2010，41(1):34－40.

［7］陳利國(guó)，羅成.關(guān)于局部凸空間的中點(diǎn)局部一致凸性［J］.純粹數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)，2011，27(6):749－755.

［8］陳利國(guó)，羅成.局部凸空間的幾種光滑性及其等價(jià)條件［J］.集寧師專學(xué)報(bào)，2009，31(4):1－5.

［9］冼軍，黎永錦.若干k－凸性的等價(jià)條件［J］.中山大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2003，42(1):12－15.

［10］陳利國(guó)，羅成.k－非常凸、k－非常光滑與(弱)中點(diǎn)局部k－一致光滑空間［J］.內(nèi)蒙古大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2007，38(5):494－497.

［11］WILANSKY A.Modern methods in topological vector spaces［M］.New York:Mc GrnHill，1978.

［12］陳利國(guó)，羅成.關(guān)于局部凸空間的性質(zhì)(WM)與性質(zhì)(WM)*［J］.內(nèi)蒙古大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2008，39(5):499－502.

［13］陳利國(guó)，羅成.局部凸空間的k－一致極凸性與k－一致極光滑性［J］.數(shù)學(xué)的實(shí)踐與認(rèn)識(shí)，2011，41(20):225－232.