Сильно сходящийся метод расщепления для системы операторных включений с монотонными операторами
Запропоновано новий алгоритм розв’язання системи операторних включень з монотонними операторами, що діють в гільбертовому просторі. Алгоритм базується на двох відомих методах: алгоритмі розщеплення Ценга та варіанті алгоритму Гальперна для апроксимації нерухомих точок скінченної сім’ї нерозтягуючих...
Збережено в:
| Дата: | 2014 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України
2014
|
| Назва видання: | Проблемы управления и информатики |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/207801 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Сильно сходящийся метод расщепления для системы операторных включений с монотонными операторами / В.В. Семенов // Проблемы управления и информатики. — 2014. — № 3. — С. 22-32. — Бібліогр.: 36 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-207801 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-2078012025-10-15T00:02:01Z Сильно сходящийся метод расщепления для системы операторных включений с монотонными операторами Сильно збіжний метод розщеплення для системи операторних включень з монотонними операторами A strongly convergent splitting method for system of operator inclusions with monotone operators Семенов, В.В. Оптимальное управление и методы оптимизации Запропоновано новий алгоритм розв’язання системи операторних включень з монотонними операторами, що діють в гільбертовому просторі. Алгоритм базується на двох відомих методах: алгоритмі розщеплення Ценга та варіанті алгоритму Гальперна для апроксимації нерухомих точок скінченної сім’ї нерозтягуючих операторів. Доведено теорему про сильну збіжність породжених алгоритмом послідовностей. A novel algorithm for solving a system of operator inclusions with monotone operators acting in a Hilbert space is proposed. The algorithm is based on two well-known methods: Tseng splitting algorithm and version of Halpern algorithm for approximation of common fixed points of a finite family of nonexpansive operators. A theorem on the strong convergence of the sequences generated by the algorithm is proved. Работа выполнена при финансовой поддержке Верховной Рады Украины (Именная стипендия Верховной Рады Украины для молодых ученых, 2013) 2014 Article Сильно сходящийся метод расщепления для системы операторных включений с монотонными операторами / В.В. Семенов // Проблемы управления и информатики. — 2014. — № 3. — С. 22-32. — Бібліогр.: 36 назв. — рос. 0572-2691 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/207801 517.988 10.1615/JAutomatInfScien.v46.i5.40 ru Проблемы управления и информатики application/pdf Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Оптимальное управление и методы оптимизации Оптимальное управление и методы оптимизации |
| spellingShingle |
Оптимальное управление и методы оптимизации Оптимальное управление и методы оптимизации Семенов, В.В. Сильно сходящийся метод расщепления для системы операторных включений с монотонными операторами Проблемы управления и информатики |
| description |
Запропоновано новий алгоритм розв’язання системи операторних включень з монотонними операторами, що діють в гільбертовому просторі. Алгоритм базується на двох відомих методах: алгоритмі розщеплення Ценга та варіанті алгоритму Гальперна для апроксимації нерухомих точок скінченної сім’ї нерозтягуючих операторів. Доведено теорему про сильну збіжність породжених алгоритмом послідовностей. |
| format |
Article |
| author |
Семенов, В.В. |
| author_facet |
Семенов, В.В. |
| author_sort |
Семенов, В.В. |
| title |
Сильно сходящийся метод расщепления для системы операторных включений с монотонными операторами |
| title_short |
Сильно сходящийся метод расщепления для системы операторных включений с монотонными операторами |
| title_full |
Сильно сходящийся метод расщепления для системы операторных включений с монотонными операторами |
| title_fullStr |
Сильно сходящийся метод расщепления для системы операторных включений с монотонными операторами |
| title_full_unstemmed |
Сильно сходящийся метод расщепления для системы операторных включений с монотонными операторами |
| title_sort |
сильно сходящийся метод расщепления для системы операторных включений с монотонными операторами |
| publisher |
Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України |
| publishDate |
2014 |
| topic_facet |
Оптимальное управление и методы оптимизации |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/207801 |
| citation_txt |
Сильно сходящийся метод расщепления для системы операторных включений с монотонными операторами / В.В. Семенов // Проблемы управления и информатики. — 2014. — № 3. — С. 22-32. — Бібліогр.: 36 назв. — рос. |
| series |
Проблемы управления и информатики |
| work_keys_str_mv |
AT semenovvv silʹnoshodâŝijsâmetodrasŝepleniâdlâsistemyoperatornyhvklûčenijsmonotonnymioperatorami AT semenovvv silʹnozbížnijmetodrozŝeplennâdlâsistemioperatornihvklûčenʹzmonotonnimioperatorami AT semenovvv astronglyconvergentsplittingmethodforsystemofoperatorinclusionswithmonotoneoperators |
| first_indexed |
2025-11-25T11:04:54Z |
| last_indexed |
2025-11-25T11:04:54Z |
| _version_ |
1849760096380256256 |
| fulltext |
© В.В. СЕМЕНОВ, 2014
22 ISSN 0572-2691
ОПТИМАЛЬНОЕ УПРАВЛЕНИЕ
И МЕТОДЫ ОПТИМИЗАЦИИ
УДК 517.988
В.В. Семенов
СИЛЬНО СХОДЯЩИЙСЯ МЕТОД РАСЩЕПЛЕНИЯ
ДЛЯ СИСТЕМЫ ОПЕРАТОРНЫХ ВКЛЮЧЕНИЙ
С МОНОТОННЫМИ ОПЕРАТОРАМИ
Введение
Многие задачи исследования операций и математической физики могут быть
записаны в форме вариационных неравенств или операторных включений [1–6],
для решения которых к настоящему времени предложено большое количество ме-
тодов [5–22]. Однако далеко не все вопросы, связанные с обоснованием методов,
разработаны с исчерпывающей полнотой.
В работах [23–26] рассматривались задачи такого вида:
необходимо найти },,...,1{0),(:
1
diCyxyxBCx iii
d
i
(1)
где H — гильбертово пространство, для каждого di ...,,1 даны оператор
HHBi : и HCi — непустое выпуклое замкнутое множество.
В частности, в [24] для ситуации, когда операторы iB обратно сильно моно-
тонные (ко-коэрцитивные) [5, 6], предложены алгоритмы
),(
1
1 ninCi
d
i
n xBxPx
i
(2)
),(
1
1 ninC
d
i
n xBxPx
i
(3)
где ,1
1
d
i i ,0iw ),min2,0( ii L 0iL — константа обратной сильной
монотонности оператора iB (оператор B : H H называют обратно сильно моно-
тонным с константой L 0, если
2
),( ByBxLyxByBx для всех ;, Hyx
дифференцируемый функционал Hf : с производной ,f удовлетворяющей
условию Липшица с константой L 0, является выпуклым тогда и только тогда, ко-
гда оператор f обратно сильно монотонный с константой 1/L (теорема Байона–
Аддада) [6]);
iCP — оператор проектирования на множество .iC Алгоритмы (2)
и (3) в случае разрешимости системы (1) слабо сходятся к решению (1) [24]. Заме-
тим, что алгоритм (3) можно рассматривать как обобщение классической альтер-
Работа выполнена при финансовой поддержке Верховной Рады Украины (Именная стипендия
Верховной Рады Украины для молодых ученых, 2013).
Международный научно-технический журнал
«Проблемы управления и информатики», 2014, № 3 23
нирующей схемы фон Неймана для поиска проекции на пересечение подпро-
странств. Используя итеративную регуляризацию [9, 10, 27, 28], легко модифици-
ровать (2) и (3) для получения сильно сходящихся аппроксимаций решения сис-
темы (1) с минимальной нормой. Например, для алгоритма (3) соответствующая
модификация имеет вид
),()1(
1
1 ninC
d
i
nn xBxPx
i
где ),1,0(n ,0lim
n
n
.
1
n n
В данной статье для системы операторных включений
xBA ii )(0 , },,...,1{ di
обобщающей задачу (1), предлагается сильно сходящийся итерационный алго-
ритм. Отметим, что в статье не предполагается наличие свойства обратной силь-
ной монотонности для операторов .iB Алгоритм основан на двух известных ите-
рационных методах: алгоритме расщепления Ценга [13] и варианте алгоритма
Гальперна для аппроксимации неподвижных точек конечной семьи нерастяги-
вающих операторов [27, 28].
Кратко опишем структуру статьи. В разд. 1 приведены постановка задачи, ал-
горитм и ряд необходимых фактов. Разд. 2 содержит доказательства вспомога-
тельных неравенств. В разд. 3 сформулирован и доказан основной результат ста-
тьи — теорема сильной сходимости предложенного алгоритма.
1. Постановка задачи и алгоритм
В настоящей статье обозначим H действительное гильбертово пространство
со скалярным произведением ),( и порожденной нормой . Для оператора
HHT 2: будем использовать следующие обозначения:
},:{)(dom TxHxT
.}0:{01 TxHxT
Напомним, что резольвентой оператора HHT 2: называют оператор TJ
,2:)( 1 HHTE
где E — единичный оператор [5, 6]. Известно, что в случае
максимальной монотонности оператора T резольвента TJ является однозначным,
всюду заданным и твердо нерастягивающим (firmly nonexpansive) оператором,
а множество 01T — замкнутым и выпуклым (возможно, пустым) [5, 6]. Полезна
следующая лемма.
Лемма 1 [6]. Пусть HHT 2: — максимальный монотонный оператор,
., Hux Тогда
0),( yxvu )(dom Ty Tyv .),(dom TxuTx
Пусть CP — оператор метрического проектирования на непустое выпуклое
и замкнутое множество ,HC т.е. xPC — единственный элемент множества С
со свойством
.min xzxxP
Cz
C
Имеет место следующая характеризация элемента xPyxP CC : тогда и только тог-
да, когда ,Cy 0),( yzxy Cz [6]. Заметим, что ,
CNC JP где CN —
нормальный конус множества С [6].
24 ISSN 0572-2691
Перейдем к формулировке задачи. Пусть },,...,2,1{ dI где .d Рассмотрим
множество операторов },...,,,...,{ 11 dd BBAA и предположим, что для всех :Ii
А1) H
i HA 2: — максимальный монотонный оператор;
А2) HHBi : — монотонный и липшицевый оператор с константой Лип-
шица ,0iL причем .)(dom HBi
Отметим, что все операторы H
ii HBA 2: являются максимальными моно-
тонными и ).(dom)(dom iii ABA
Рассмотрим систему операторных включений:
,)(0 xBA ii .Ii (4)
Замечание 1. Если для всех Ii имеем
iCi NA — нормальный конус
замкнутого выпуклого множества ,HCi то задача (4) является системой вариа-
ционных неравенств: найти элемент Hx такой, что для всех Ii
.0),(
,
ii
i
CyxyxB
Cx
Предположим, что
.0)( 1
ii
Ii
BAS
Зафиксируем две числовые последовательности ),( n )( n и конечный на-
бор чисел ,i удовлетворяющие условиям:
А3) ;
1
min,0],[
iIi
n
L
ba
А4) ),1,0(n ,0lim
n
n
;
1
n
n
А5) ,1
i
Ii
.0i
Для получения сильно сходящихся аппроксимаций решений системы вклю-
чений (4) предлагаем следующий алгоритм.
Алгоритм. Выбираем ,Hx ,1 Hx генерируем последовательность эле-
ментов Hxn с помощью итерационной схемы:
.)1(
,
,
,
),(1
),(),(),(),(
),(),(
),(
ini
Ii
nnn
ininininnin
inAin
ninnin
vxx
zBzyxv
yJz
xBxy
in
Замечание 2. Для системы вариационных неравенств из замечания 1 алго-
ритм приобретает следующий вид:
.)1(
),(
),(
),(1
),(),(),(
),(
ini
Ii
nnn
niinininin
ninnCin
vxx
xBzBzv
xBxPz
i
Представленные ниже леммы играют важную роль в доказательстве основно-
го результата работы.
Международный научно-технический журнал
«Проблемы управления и информатики», 2014, № 3 25
Лемма 2 [29]. Пусть числовая последовательность )( na имеет подпоследова-
тельность )(
kna со свойством 1
kk nn aa для всех .k Тогда существует та-
кая неубывающая последовательность )( km натуральных чисел, что km
и ,1
kk mm aa 1
kmk aa для всех .1nk
Лемма 2 является эффективным инструментом исследования сходимости
итерационных процессов, не обладающих фейеровским свойством относительно
множества решений [29–31].
Лемма 3 [10, 28]. Пусть )( na — последовательность неотрицательных чисел,
удовлетворяющих неравенству nnnnn aa )1(1 для всех ,n где по-
следовательности )( n и )( n обладают свойствами ),1,0(n ,
1
nn
.0lim
n
n
Тогда .0lim
n
n
a
2. Вспомогательные неравенства
Докажем важное неравенство, связывающее расстояния от порожденных ал-
горитмом точек до множества S.
Лемма 4. Для порожденных алгоритмом последовательностей ),( nx )( ),( inz
и )( ),( inv имеет место неравенство
,)1(
2
),(
2222
),( inninnin zxLzxzv
где .Sz
Доказательство. Пусть .Sz Имеем
2
),(),(),(
2
),( zzBzyxzv ininininnin
2
),(
22
),(
2
),(),( )()( inininininininin zBxBzzzBxBzz
.),(2 ),(),( zzzBxB inininin (5)
Из монотонности оператора in A и равенства ),(),( inAin yJz
in
следует
.0),( ),(),(),( zzzByz iniinin
А из монотонности оператора iB
.0),( ),(),( zzzBzB inininin
Сложив эти неравенства, получим
.0),( ),(),(),(),( zzzByz ininiinin (6)
Из (6) следует неравенство
),(2),(2 ),(),(),(),(),(),( zzzByzzzzBxB ininiinininininin
),(2),(2 ),(),(),(),(),( zzzxzzzyxB ininninininnin
.
2
),(
2
),(
2
nininn xzzzzx (7)
Учитывая (7) в (5), получим
2
),(
22
),(
22
),( ininininnnin zBxBzxzxzv
,)1(
2
),(
222
inninn zxLzx
что и следовало доказать. ■
26 ISSN 0572-2691
Лемма 5. Для порожденных алгоритмом последовательностей ),( nx )( ),( inz
и )( ),( inv имеет место неравенство
.),(),(),( innininin zxLzv
Доказательство. Оценка следует из тождества )( ),(),(),( ininininin zBxBzv
и липшицевости оператора .iB ■
Лемма 6. Для порожденных алгоритмом последовательностей ),( nx )( ),( inz
и )( ),( inv имеет место неравенство
2
),(
22
2
),(1
22
1 )1( innini
Ii
ini
Ii
nnn zxLvxzxzx
,,2
2
1
1),(
2
),(),(
zxxvvv nini
Ii
njninji
IjIi
где .Sz
Доказательство. Пусть .Sz Имеем
2
),(
2
1 )1( zvxzx ini
Ii
nnn
2
),(
2
),(),(
2
),( ,2 xvzvxvzv ini
Ii
nini
Ii
ini
Ii
nini
Ii
.,2
2
),(11),(
2
),( ini
Ii
nnini
Ii
nini
Ii
vxzxxvzv
(8)
Элементарными вычислениями получаем
2
),(
2
),(
2
),( )( zvzvzv ini
Ii
ini
Ii
ini
Ii
.
2
1 2
),(),( jninji
IjIi
vv
Из леммы 4 следует
2
,
222
2
),( )1( innini
Ii
nini
Ii
zxLzxzv
.
2
1 2
),(),( jninji
IjIi
vv
(9)
Подставляя правую часть (9) в (8), приходим к желаемой оценке. ■
3. Теорема о сходимости
Докажем ограниченность порожденных алгоритмом последовательностей.
Лемма 7. Порожденные алгоритмом последовательности ),( nx )( ),( inz и )( ),( inv
ограничены.
Доказательство. Пусть .Sz Имеем
zvxzx ini
Ii
nnn ),(1 )1(
.)1()()1()( ),(),( zvzxzvzx ini
Ii
nnini
Ii
nn
Международный научно-технический журнал
«Проблемы управления и информатики», 2014, № 3 27
Воспользовавшись неравенством леммы 4, получим
}.,{max)1(1 zxzxzxzxzx nni
Ii
nnn
Следовательно,
},{max 11 zxzxzxn .n
Таким образом, последовательность )( nx ограничена.
Ограниченность последовательностей )( ),( inz и )( ),( inv следует из ограни-
ченности )( nx и леммы 4. ■
Теперь сформулируем основной результат работы.
Теорема. Пусть выполняются условия А1)–А5) и .0)( 1
iiIi
BAS
Тогда порожденные алгоритмом последовательности )( nx , )( ),( inz и )( ),( inv силь-
но сходятся к элементу .
0)(0 1 xPz
iiIi BA
Доказательство. Рассмотрим элемент xPz S0 . Из леммы 7 следует сущест-
вование такого числа ,0M что Mzxxv nIi ini
01),( , для всех
.n Тогда из неравенства леммы 6 получим оценку
2
),(
22
2
),(1
2
0
2
01 )1( innini
Ii
ini
Ii
nnn zxLvxzxzx
njninji
IjIi
Mvv
2
2
1 2
),(),( . (10)
Рассмотрим числовую последовательность .)( 0zxn Возможны два варианта:
a) существует номер n такой, что 001 zxzx nn для всех ;nn б) су-
ществует возрастающая последовательность номеров )( kn такая, что 01 zx
kn
0zx
kn для всех .k
Рассмотрим вариант a). В этом случае существует .lim 0
zxn
n
По-
скольку 0
2
0
2
01 zxzx nn и ,0n то при n имеем
,0),(1
ini
Ii
n vx (11)
,0),( inn zx (12)
.0),(),( jnin vv (13)
Поскольку
2
),(1
2
),(1 )( inni
Ii
ini
Ii
n vxvx
,
2
1 2
),(),(
2
),(1 jninji
IjIi
inni
Ii
vvvx
из (9) и (11) следует
0),(1 inn vx .Ii (14)
Из ограниченности )( nx следует существование подпоследовательности ),(
knx
слабо сходящейся к точке .Hw Покажем, что обязательно Sw . Из (12) следу-
28 ISSN 0572-2691
ет wz ink
),( слабо. В силу (12) и ninnin xBxy ),( , ),(),( inAin yJz
in
имеем
0)( ),(),(
),(),(
),(),(
iniini
n
inin
ininii kk
k
kk
kk
xBzB
zx
uzBA сильно.
После предельного перехода в неравенстве
0),( ),(),( yzpu inin kk
),(dom ii BAy ,)( yBAp ii
получим
0),0( ywp )(dom ii BAy .)( yBAp ii
Поскольку операторы ii BA являются максимальными монотонными, то в силу
леммы 1 имеем wBA ii )(0 , .Ii
Докажем, что
.0),(lim 010
zxzx n
n
(15)
Рассмотрим такую подпоследовательность ),(
knx что
.),(lim),(lim 01000 zxzxzxzx n
n
n
k k
Можно считать, что Swx
kn слабо. Тогда получаем
,0),(),(),(lim 0000
xPwxPxzwzxzxzx SSn
k k
чем и доказываем (15).
Из (15), неравенства
2
0),(0
2
01 )1()( zvzxzx ini
Ii
nnn
),(2)1( 010
2
0),(
2 zxzxzv nnini
Ii
n
),(2)1( 010
2
0 zxzxzx nnnn
и леммы 3 делаем вывод, что .00 zxn Из (12), (14) получаем 00),( zz in
и .00),( zv in
Изучим вариант б). В этом случае рассмотрим последовательность номеров
)( km со свойствами (лемма 2):
(i) km ;
(ii) 001 zxzx
kk mm для всех ;1nk
(iii) 001 zxzx kmk
для всех .1nk
Из (10) и (ii) следует
2
),(
22
2
),(1 )1( immimi
Ii
imi
Ii
m kkkkk
zxLvx
.2,2
2
1
01),(
2
),(),( kkkkkk mmimi
Ii
mjmimji
IjIi
Mzxxvvv
(16)
Международный научно-технический журнал
«Проблемы управления и информатики», 2014, № 3 29
Отсюда
0limlimlim ,,),(),(1
jmim
k
imm
k
imi
Ii
m
k kkkkkk
vvzxvx .
Кроме того, из леммы 5 следует
0lim ),(),(
imim
k kk
vz .Ii
Рассуждениями, подобными изложенным выше, показываем, что частичные
слабые пределы последовательностей )(
kmx и )( ),( imk
z принадлежат множеству S.
Пусть wv
Ii imi
jk
),( слабо. Тогда для всех Ii имеем wv im
jk
),(
слабо и Swz im
jk
),( слабо. Из (16) следует
0, 01),(
zxxv
kk mimi
Ii
.1nk (17)
Запишем тождество
2
0),( zv imi
Ii
k
01),( , zxxv
kk mimi
Ii
1),(),( ,
kkk mimi
Ii
imi
Ii
xvxv ., 0),(0
zvxz imi
Ii
k
Учитывая неравенство (17), получаем
2
0),( zv imi
Ii
k
1),(),( ,
kkk mimi
Ii
imi
Ii
xvxv
., 0),(0
zvxz imi
Ii
k
(18)
Поскольку
,0, 1),(),(
kkk mimi
Ii
imi
Ii
xvxv
,0),(, 000),(0
zwxzzvxz imi
Ii
jk
то из (18) следует
.0,limlim 0),(0
2
0),(
zvxzzv imi
Iij
imi
Iij jkjk
Таким образом,
.0lim 0),(
zv imi
Iij jk
Из ограниченности
),( imi
Ii
k
v и единственности xPz S0 следует
.0lim 0),(
zv imi
Iik k
Далее имеем .0lim 01
zx
km
k
Учитывая условие (iii), получаем .0lim 0
zxn
n
Отсюда, в свою очередь, следует .0limlim 0),(0),(
zvzz in
n
in
n
■
30 ISSN 0572-2691
Заключение
В данной статье предложен алгоритм решения системы операторных вклю-
чений с максимальными монотонными операторами, действующими в гильберто-
вом пространстве. Доказана теорема о сильной сходимости порожденных алго-
ритмом последовательностей. От операторов не требуется условий обратной
сильной монотонности.
Заметим, что условие
iIi
n
L
ba
1
min,0],[
в алгоритме не является конструктивным и имеет, скорее, теоретическое значе-
ние. На практике величину n можно получить дроблением какой-нибудь на-
чальной величины 0 за конечное число шагов. Например,
,
2
,
2
)2(
)2(
max:0min)(
)(
2
2
njn
j
nni
j
A
nini
j
Ai
Ii xxBEJ
xBxBEJB
jnj
i
j
i
j
где ,0 )1,0( — заданные параметры (см. [13, 15]). Заметим, что в этой схеме
дробления необходимо вычислять значения композиций ),2()2( 1
i
j
i
j BEAE
что может сказаться на общей вычислительной эффективности метода.
Используя идеи работ [32–36], можно предложить следующие схемы по-
строения сильно сходящихся аппроксимаций решений системы (1):
,
},0),(:{
,max:
),(
),(
,
1
),(
),(),(),(
),(
1
xPx
xxzxHzQ
zxzvHzC
xBzBzv
xBxJz
Hxx
nn
in
QCn
nnn
nin
Ii
n
niinininin
ninnAin
,
,max:
),(
),(
,
,
11
),(1
),(),(),(
),(
1
1
xPx
zxzvHzCC
xBzBzv
xBxJz
HC
Hxx
n
in
Cn
nin
Ii
nn
niinininin
ninnAin
где .
1
min,0],[
iIi
n
L
ba В последующих публикациях мы планируем уделить
внимание деталям, связанным с этими схемами. Основным недостатком этих ите-
рационных схем является возрастающая сложность многогранников, на которые
проектируется точка x.
Международный научно-технический журнал
«Проблемы управления и информатики», 2014, № 3 31
В.В. Семенов
СИЛЬНО ЗБІЖНИЙ МЕТОД РОЗЩЕПЛЕННЯ
ДЛЯ СИСТЕМИ ОПЕРАТОРНИХ ВКЛЮЧЕНЬ
З МОНОТОННИМИ ОПЕРАТОРАМИ
Запропоновано новий алгоритм розв’язання системи операторних включень з
монотонними операторами, що діють в гільбертовому просторі. Алгоритм ба-
зується на двох відомих методах: алгоритмі розщеплення Ценга та варіанті ал-
горитму Гальперна для апроксимації нерухомих точок скінченної сім’ї нерозтя-
гуючих операторів. Доведено теорему про сильну збіжність породжених алго-
ритмом послідовностей.
V.V. Semenov
A STRONGLY CONVERGENT SPLITTING
METHOD FOR SYSTEM OF OPERATOR
INCLUSIONS WITH MONOTONE OPERATORS
A novel algorithm for solving a system of operator inclusions with monotone opera-
tors acting in a Hilbert space is proposed. The algorithm is based on two well-known
methods: Tseng splitting algorithm and version of Halpern algorithm for approxima-
tion of common fixed points of a finite family of nonexpansive operators. A theorem
on the strong convergence of the sequences generated by the algorithm is proved.
1. Лионс Ж.-Л. Некоторые методы решения нелинейных краевых задач. — М. : Мир, 1972. —
587 c.
2. Киндерлерер Д., Стампаккья Г. Введение в вариационные неравенства и их приложения.
— М. : Мир, 1983. — 256 c.
3. Байокки К., Капело А. Вариационные и квазивариационные неравенства. — М. : Наука,
1988. — 448 c.
4. Nagurney A. Network economics: A variational inequality approach. — Dordrecht : Kluwer
Academic Publishers, 1999. — 325 p.
5. Гольштейн Е.Г., Третьяков Н.В. Модифицированные функции Лагранжа. Теория и методы
оптимизации. — М. : Наука, 1989. — 400 c.
6. Bauschke H.H., Combettes P.L. Convex analysis and monotone operator theory in Hilbert spaces.
— New York : Springer, 2011. — 408 p.
7. Konnov I.V. Combined relaxation methods for variational inequalities. — Berlin; Heidelberg;
New York : Springer-Verlag, 2001. — 181 p.
8. Facchinei F., Pang J.-S. Finite-dimensional variational inequalities and complementarity prob-
lem. — New York : Springer, 2003. — 2. — 666 p.
9. Васин В.В., Еремин И.И. Операторы и итерационные процессы фейеровского типа. Теория
и приложения. — Москва-Ижевск : Регулярная и хаотическая динамика, 2005. — 200 c.
10. Бакушинский А.Б., Гончарский А.В. Некорректные задачи. Численные методы и приложе-
ния. — М. : Изд-во МГУ, 1989. — 200 c.
11. Панин В.М., Скопецкий В.В., Лаврина Т.В. Модели и методы конечномерных вариационных
неравенств // Кибернетика и системный анализ. — 2000. — № 6. — С. 47–64.
12. Xiu N., Zhang J. Some recent advances in projection-type methods for variational inequalities //
J. Comput. Appl. Math. — 2003. — 152. — Р. 559–585.
13. Tseng P. A modified forward-backward splitting method for maximal monotone mappings //
SIAM J. Control Optim. — 2000. — 38. — P. 431–446.
14. Корпелевич Г.М. Экстраградиентный метод для отыскания седловых точек и других задач //
Экономика и математические методы. — 1976. — 12, № 4. — С. 747–756.
15. Хоботов Е.H. О модификации экстраградиентного метода для решения вариационных не-
равенств и некоторых задач оптимизации // Журн. вычисл. математики и мат. физики. —
1987. — 27, № 10. — С. 1462–1473.
32 ISSN 0572-2691
16. Запорожец Д.Н., Зыкина А.В., Меленьчук Н.В. Сравнительный анализ экстраградиентных
методов решения вариационных неравенств для некоторых задач // Автоматика и телеме-
ханика. — 2012. — № 4. — С. 32–46.
17. Malitsky Yu.V., Semenov V.V. A hybrid method without extrapolation step by solving variational
inequality problems // Journal of Global Optimization. — 2014. — DOI 10.1007/s10898-014-
0150-x.
18. Семенов В.В. О сходимости методов решения двухуровневых вариационных неравенств с
монотонными операторами // Журнал обчислювальної та прикладної математики. — 2010.
— № 2 (101). — С. 120–128.
19. Semenov V.V. Strongly convergent algorithms for variational inequality problem over the set of
solutions the equilibrium problems // Continuous and distributed systems, solid mechanics and its
applications / M.Z. Zgurovsky, V.A. Sadovnichiy (eds.). — New York : Springer, 2014. — 211.
— P. 131–146.
20. Семенов В.В. О методе параллельной проксимальной декомпозиции для решения задач вы-
пуклой оптимизации // Международный научно-технический журнал «Проблемы управле-
ния и информатики». — 2010. — № 2. — С. 42–46.
21. Ляшко С.И., Семенов В.В., Войтова Т.А. Экономичная модификация метода Корпелевич
для монотонных задач о равновесии // Кибернетика и системный анализ. — 2011. — № 4.
— C. 146–154.
22. Малицкий Ю.В., Семенов В.В. Вариант экстраградиентного алгоритма для монотонных ва-
риационных неравенств // Там же. — 2014. — № 2. — С. 125–131.
23. Коннов И.В. О системах вариационных неравенств // Изв. вузов. Матем. — 1997. — № 12.
— C. 79–88.
24. Censor Y., Gibali A., Reich S. A von Neumann alternating method for finding common solutions
to variational inequalities // Nonlinear Analysis Series A : Theory, Methods & Applications. —
2012. — 75. — P. 4596–4603.
25. Censor Y., Gibali A., Reich S., Sabach S. Common solutions to variational inequalities // Set-
Valued and Variational Analysis. — 2012. — 20. — P. 229–247.
26. Censor Y., Gibali A., Reich S. Algorithms for the split variational inequality problem // Numerical
Algorithms. — 2012. — 59. — P. 301–323.
27. Halpern B. Fixed points of nonexpanding maps // Bull. Amer. Math. Soc. — 1967. — 73. —
P. 957–961.
28. Xu H.K. Viscosity approximation methods for nonexpansive mappings // J. Math. Anal. Appl. —
2004. — 298. — P. 279–291.
29. Mainge P.-E. Strong convergence of projected subgradient methods for nonsmooth and non-
strictly convex minimization // Set-Valued Analysis. — 2008. — 16. — P. 899–912.
30. Денисов С.В., Семенов В.В. Проксимальний алгоритм для дворівневих варіаційних нерівно-
стей: сильна збіжність // Журнал обчислювальної та прикладної математики. — 2011. —
№ 3 (106). — C. 27–32.
31. Апостол Р.Я., Гриненко А.А., Семенов В.В. Ітераційні алгоритми для монотонних дворівне-
вих варіаційних нерівностей // Там же. — 2012. — № 1 (107). — C. 3–14.
32. Nadezhkina N., Takahashi W. Strong convergence theorem by a hybrid method for nonexpansive
mappings and Lipschitz-continuous monotone mappings // SIAM J. Optim. — 2006. — 16, N 4.
— P. 1230–1241.
33. Takahashi W., Takeuchi Y., Kubota R. Strong convergence theorems by hybrid methods for fami-
lies of nonexpansive mappings in Hilbert spaces // J. Math. Anal. Appl. — 2008. — 341. —
P. 276–286.
34. Войтова Т.А., Денисов С.В., Семенов В.В. Сильно збіжний модифікований варіант методу
Корпелевич для задач рівноважного програмування // Журнал обчислювальної та
прикладної математики. — 2011. — № 1 (104). — С. 10–23.
35. Семенов В.В. Об одной принципиальной схеме вычисления обобщенной проекции // Доп.
НАН України. — 2013. — № 6. — С. 41–46.
36. Малицкий Ю.В., Семенов В.В. Схема внешних аппроксимаций для вариационных нера-
венств на множестве неподвижных точек фейеровских операторов // Там же. — 2013. —
№ 7. — С. 47–52.
Получено 01.07.2013
|