特定类型映射唯一全局吸引不动点处I-J(x*)的可逆性及谱半径相关问题问询
特定类型映射唯一全局吸引不动点处I-J(x*)的可逆性及谱半径相关问题问询
各位好,我最近在研究一类映射的不动点相关性质,遇到了一个关于雅可比矩阵的问题,想向大家请教:
考虑映射 $f: \mathbb{R}+^n \rightarrow \mathbb{R}{++}^n$,如果它满足单调且严格次齐次的条件,那么它在汤普森(Thompson)度量下是压缩映射(参考引理2.1.7)。这里的核心定义如下:
- 单调:对任意 $x, y \in \mathbb{R}_+^n$,若 $x \leq y$,则 $f(x)\leq f(y)$。
- 严格次齐次:对任意 $\alpha\in(0,1)$ 和任意 $x \in \mathbb{R}_+^n$,有 $f(\alpha x) < \alpha f(x)$。
- 压缩映射(汤普森度量下):满足 $\mu(f(x), f(y)) < \mu(x, y)$,其中 $\mu$ 是 $\mathbb{R}{++}^n$ 上的汤普森度量,定义为:
$$\mu(x, y) = \max{i=1}^n\left{\log (x_i/y_i)\right}. $$
借助紧空间上的不动点定理,可以证明这类映射的不动点 $x^\star$ 是唯一且全局吸引的(参考定理2.3)。为了推进后续讨论,我额外添加了两个强化假设:
- $f$ 在 $x^\star$ 处关于汤普森度量是局部$L$-压缩映射:即存在 $L < 1$ 和 $x^\star$ 的邻域 $U$,使得对任意 $x, y \in U$,有
$$\mu(f(x), f(y)) \leq L \mu(x, y) $$ - 映射的雅可比矩阵 $J(x)$ 是对称的。
我的核心疑问是:如何保证 $I - J(x^\star)$ 的可逆性?目前已知一个充分条件是证明谱半径 $\rho(J(x^\star)) < 1$,但我在推导时遇到了瓶颈,下面是我已经研究过的两种情形:
已分析的两种情况
- 仿射函数情形:根据标准结论,如果 $x^\star$ 是全局吸引的,那么 $\rho(J) < 1$,因此 $I - J(x^\star)$ 的可逆性是完全有保证的。
- 任意可微函数情形:已知若 $f$ 在欧几里得范数 $|\cdot|$ 下是$L$-压缩映射,当且仅当对所有 $x \in \mathbb{R}_+^n$ 有 $|J(x)| \leq L$。由于我们假设 $J(x)$ 对称,此时 $\rho(J(x)) = |J(x)| \leq L < 1$。但这个结论无法直接套用到我的问题中——因为汤普森度量下的局部$L$-压缩映射,并不能推出欧几里得范数下的局部$L$-压缩映射。
想问问各位有没有关于这个问题的思路、相关结论或者研究方向可以分享?非常感谢大家的帮助!
备注:内容来源于stack exchange,提问作者maphado fan
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