關(guān)于一類多目標(biāo)半無限分式規(guī)劃的最優(yōu)性條件

嚴(yán)建軍，李 鈺，李江榮，楊 帆

(1.延安職業(yè)技術(shù)學(xué)院, 陜西 延安 716000; 2.延安大學(xué) 數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院，陜西 延安 716000)

隨著多目標(biāo)最優(yōu)化和半無限規(guī)劃的研究發(fā)展，凸性理論逐步被廣泛地應(yīng)用到各個(gè)研究范疇中，且取得了許多有意義的重要成果。文獻(xiàn)[1]引入了(F,α,ρ,d)-凸函數(shù)，文獻(xiàn)[2]對(duì)之推廣，得到了(C,α,ρ,d)-凸函數(shù)，并研究了涉及這類凸性的最優(yōu)性條件和對(duì)偶結(jié)果。文獻(xiàn)[3-7]對(duì)于涉及(C,α,ρ,d)-凸性的多目標(biāo)規(guī)劃、多目標(biāo)分式規(guī)劃等問題的最優(yōu)性和對(duì)偶理論進(jìn)行了研究。受此啟發(fā)，結(jié)合局部Lipschitz函數(shù)、局部漸近錐K、K-方向?qū)?shù)和K-次微分，提出了一類廣義(C,α,ρ,d)K,θ-凸函數(shù)等凸性概念，并在新的廣義凸性下，研究了一類多目標(biāo)半無限分式規(guī)劃的最優(yōu)性條件。

1 基本概念

本文均假設(shè)X?Rn且非空。

定義1 稱函數(shù)f∶X→R是局部Lipschitz的,若?z∈Rn,?k>0與U(z),對(duì)?x,y∈U(z),有

|f(x)-f(y)|≤k||x-y||

定義2[2]稱函數(shù)C∶X×X×Rn→R在Rn上關(guān)于第3個(gè)變?cè)峭沟?若?(x,x0)∈X×X,?y1,y2∈Rn,有

C(x,x0)(λy1+(1-λ)y2)≤λC(x,x0)(y1)+

(1-λ)C(x,x0)(y2),?λ∈(0,1)

本文均假設(shè)?(x,x0)∈X×X,有C(x,x0)(0)=0。

定義3[2]設(shè)函數(shù)f∶X→R是局部Lipschitz函數(shù),若?α∶X×X→R+{0},ρ∈R,d∶X×X→R+,如果對(duì)?x∈X,有

[f(x)-f(x0)]/α(x,x0)≥C(x,x0)(ξ)+

ρd(x,x0)/α(x,x0), ?ξ∈?f(x0)

則稱函數(shù)f在x0處是(C,α,ρ,d)-凸函數(shù)。

bi(x,x0)φ[fi(x)-fi(x0)]≥αi(x,x0)C(x,x0)(ξi)+

ρid2(θi(x,x0)), ?ξi∈?Kfi(x0)

則稱函數(shù)f=(f1,…,fp)在x0∈X處是廣義(C,α,ρ,d)K,θ-凸函數(shù)。

如果函數(shù)f在X上每一點(diǎn)處為廣義(C,α,ρ,d)K,θ-凸函數(shù),則稱f在X上是廣義(C,α,ρ,d)K,θ-凸函數(shù)。

bi(x,x0)φ[fi(x)-fi(x0)]<0?αi(x,x0)C(x,x0)(ξi)+ρid2(θi(x,x0))<0，?ξi∈?Kfi(x0)

則稱函數(shù)f=(f1,…,fp)在x0∈X處是廣義(C,α,ρ,d)K,θ-偽凸函數(shù)。

如果函數(shù)f在X上每一點(diǎn)處為廣義(C,α,ρ,d)K,θ-偽凸函數(shù),則稱f在X上是廣義(C,α,ρ,d)K,θ-偽凸函數(shù)。

bi(x,x0)φ[fi(x)-fi(x0)]≤0?

αi(x,x0)C(x,x0)(ξi)+ρid2(θi(x,x0))<0,

?ξi∈?Kfi(x0),

則稱函數(shù)f=(f1,…,fp)在x0∈X處是廣義(C,α,ρ,d)K,θ-嚴(yán)格偽凸函數(shù)。

如果函數(shù)f在X上每一點(diǎn)處為廣義(C,α,ρ,d)K,θ-嚴(yán)格偽凸函數(shù),則稱f在X上是廣義(C,α,ρ,d)K,θ-嚴(yán)格偽凸函數(shù)。

bi(x,x0)φ[fi(x)-fi(x0)]≤0?

αi(x,x0)C(x,x0)(ξi)+ρid2(θi(x,x0))≤0,

?ξi∈?Kfi(x0)

則稱函數(shù)f=(f1,…,fp)在x0∈X處是廣義(C,α,ρ,d)K,θ-擬凸函數(shù)。

如果函數(shù)f在X上每一點(diǎn)處為廣義(C,α,ρ,d)K,θ-擬凸函數(shù),則稱f在X上是廣義(C,α,ρ,d)K,θ-擬凸函數(shù)。

bi(x,x0)φ[fi(x)-fi(x0)]<0?

αi(x,x0)C(x,x0)(ξi)+ρid2(θi(x,x0))≤0,

?ξi∈?Kfi(x0),

則稱函數(shù)f=(f1,…,fp)在x0∈X處是廣義(C,α,ρ,d)K,θ-弱擬凸函數(shù)。

如果函數(shù)f在X上每一點(diǎn)處為廣義(C,α,ρ,d)K,θ-弱擬凸函數(shù),則稱f在X上是廣義(C,α,ρ,d)K,θ-弱擬凸函數(shù)。

注1 若K取Clarke切錐,設(shè)C(x,x0)(ξ)=F(x,x0;ξ),α(x,x0)=1,ρ=0,則在本文中提出的廣義(C,α,ρ,d)K,θ-凸函數(shù)等即為文獻(xiàn)[13]中的一致Fb-凸函數(shù)等。

注2 若K-次微分取通常意義下梯度,設(shè)d2(θ(x,x0))=d(x,x0),φ(a)=a,b(x,x0)=1,則本文提出的廣義(C,α,ρ,d)K,θ-凸函數(shù)即為定義3。

2 主要結(jié)果

考慮多目標(biāo)半無限分式規(guī)劃:

本文均記：

注3 每個(gè)有效解是弱有效解,反之不成立。

②h(x)在x0處是廣義(C,β,ρ2,d)K,θ-擬凸函數(shù);

④α1=…=αp=β1=…=β(J)=δ;

⑤b1(x,x0)>0,b2(x,x0)>0;

若a≤0,則φ1(a)≤0;若a≤0,則φ2(a)≤0;

則x0是(MSFP)的有效解。

證明若x0不是(MSFP)的有效解,則?x∈X,使得

ψ(x)≤ψ(x0)

至少存在一個(gè)k,1≤k≤p,有

ψk(x)<ψk(x0)

由條件(v)和(i)知對(duì)i=1,…,p有

b1i(x,x0)φ1(ψi(x)-ψi(x0))≤0?

αi(x,x0)C(x,x0)(ξi)+ρ1id2(θi(x,x0))<0,

?ξi∈?Kψi(x0)

因λ0∈Λ+,則有

(1)

由hj(x)≤0,hj(x0)=0,j∈J(x0)知

hj(x)≤0=hj(x0)

由條件②和⑤,有

b2j(x,x0)φ2(hj(x)-hj(x0))≤0?

βj(x,x0)C(x,x0)(ζj)+ρ2jd2(θj(x,x0))≤0,

?ζj∈?Khj(x0)

?ζj∈?Khj(x0)

(2)

因此

(3)

而式(1)與式(2)相加,并利用函數(shù)C的凸性和條件④,有

由條件⑥,有

上式與式(3)矛盾，故x0是(MSFP)的有效解。

②h(x)在x0處是廣義(C,β,ρ2,d)K,θ-擬凸函數(shù);

④α1=…=αp=β1=…=β(J)=δ;

⑤b1(x,x0)>0,b2(x,x0)>0;

若a<0,則φ1(a)<0,且φ1(0)=0; 若a≤0,則φ2(a)≤0;

則x0是(MSFP)的弱有效解。

證明若x0不是(MSFP)的弱有效解,則?x∈X,使得

ψ(x)<ψ(x0)

由條件①和⑤知對(duì)于i=1,…,p,有

b1i(x,x0)φ1(ψi(x)-ψi(x0))<0?

αi(x,x0)C(x,x0)(ξi)+ρ1id2(θi(x,x0))<0,

?ξi∈?Kψi(x0)

因λ0∈Λ,則有

(4)

由hj(x)≤0,hj(x0)=0,j∈J(x0)知

hj(x)≤0=hj(x0)

由條件⑤,有

b2j(x,x0)φ2(hj(x)-hj(x0))≤0?

βj(x,x0)C(x,x0)(ζj)+ρ2jd2(θj(x,x0))≤0,

?ζj∈?Khj(x0)

?ζj∈?Khj(x0)

(5)

因此

(6)

而式(4)與式(5)相加,并利用函數(shù)C的凸性和條件④,有

由條件⑥,有

上式與式(6)矛盾，故x0是(MSFP)的弱有效解。

②h(x)在x0處是廣義(C,β,ρ2,d)K,θ-嚴(yán)格偽凸函數(shù);

④α1=…=αp=β1=…=β(J)=δ;

⑤b1(x,x0)>0,b2(x,x0)>0;

若a≤0,則φ1(a)≤0; 若a≤0,則φ2(a)≤0;

則x0是(MSFP)的。

證明與定理1的證明類似。

②h(x)在x0處是廣義(C,β,ρ2,d)K,θ-嚴(yán)格偽凸函數(shù);

④α1=…=αp=β1=…=β(J)=δ;

⑤b1(x,x0)>0,b2(x,x0)>0;

若a<0,則φ1(a)<0,且φ1(0)=0; 若a≤0,則φ2(a)≤0;

則x0是(MSFP)的弱有效解。

證明與定理2的證明類似。

類似可得以下定理:

②h(x)在x0處是廣義(C,β,ρ2,d)K,θ-擬凸函數(shù);

④α1=…=αp=β1=…=β(J)=δ;

⑤b1(x,x0)>0,b2(x,x0)>0;

若a<0,則φ1(a)<0,且φ1(0)=0; 若a≤0,則φ2(a)≤0;

則x0是(MSFP)的有效解。

3 結(jié)束語

本文提出一類新的廣義凸函數(shù)概念，研究了涉及這些新廣義凸性的一類多目標(biāo)半無限規(guī)劃的最優(yōu)性，所得結(jié)果從理論上對(duì)已有凸性進(jìn)行了推廣，充實(shí)了廣義凸性和多目標(biāo)半無限規(guī)劃的相關(guān)理論，可進(jìn)一步深入研究與之相關(guān)的對(duì)偶性、鞍點(diǎn)等內(nèi)容。