Slice convergence : stabilité et optimisation dans les espaces non réflexifs

Khalid El Hajioui; Driss Mentagui

ESAIM: Control, Optimisation and Calculus of Variations (2004)

  • Volume: 10, Issue: 4, page 505-525
  • ISSN: 1292-8119

Abstract

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It is shown by Mentagui [ESAIM: COCV 9 (2003) 297-315] that, in the case of general Banach spaces, the Attouch-Wets convergence is stable by a class of classical operations of convex analysis, when the limits satisfy some natural qualification conditions. This fails with the slice convergence. We establish here uniform qualification conditions ensuring the stability of the slice convergence under the same operations which play a basic role in convex optimization. We obtain as consequences, some key stability results of epi-convergence established by Mc Linden and Bergstrom [Trans. Amer. Math. Soc. 286 (1981) 127-142] in finite dimension. As an application, we give a model of convergence and stability for a wide class of problems in convex optimization and duality theory. The key ingredients in our methodology are, the horizon analysis, the notions of quasi-continuity and inf-local compactness of convex functions, and the bicontinuity of the Legendre-Fenchel transform relatively to the slice convergence.

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Hajioui, Khalid El, and Mentagui, Driss. "Slice convergence : stabilité et optimisation dans les espaces non réflexifs." ESAIM: Control, Optimisation and Calculus of Variations 10.4 (2004): 505-525. <http://eudml.org/doc/244783>.

@article{Hajioui2004,
abstract = {Il est démontré par Mentagui [ESAIM : COCV 9 (2003) 297-315] que, dans le cas des espaces de Banach généraux, la convergence d’Attouch-Wets est stable par une classe d’opérations classiques de l’analyse convexe, lorsque les limites des suites d’ensembles et de fonctions satisfont certaines conditions de qualification naturelles. Ceci tombe en défaut avec la slice convergence. Dans cet article, nous établissons des conditions de qualification uniformes assurant la stabilité de la slice convergence et de la slice convergence duale par les mêmes opérations, dont le rôle est fondamental en optimisation convexe. Nous obtenons comme conséquences certains résultats clés de stabilité de l’épi-convergence établis par Mc Linden et Bergstrom [Trans. Amer. Math. Soc. 286 (1981) 127-142] en dimension finie. Comme application, nous présentons un modèle de convergence et de stabilité recouvrant une large classe de problèmes en optimisation convexe et en théorie de la dualité. Les éléments clés dans notre démarche sont l’analyse d’horizon, les notions de quasi-continuité et d’inf-locale compacité des fonctions convexes, puis la bicontinuité de la transformation de Legendre-Fenchel relativement à la slice convergence et la slice convergence duale.},
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References

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  1. [1] H. Attouch, Variational convergence for functions and operators, Applicable Mathematics Series. Pitman, London (1984). Zbl0561.49012MR773850
  2. [2] H. Attouch, D. Azé and R.J.-B. Wets, Convergence of convex-concave saddle functions; continuity properties of the Legendre-Fenchel transform with applications to convex programming and mechanics. Ann. Inst. Henri Poincaré 5 (1988) 537-572. Zbl0667.49009MR978671
  3. [3] H. Attouch and G. Beer, On the convergence of subdifferentials of convex functions. Arch. Math. 60 (1993) 389-400. Zbl0778.49018MR1206324
  4. [4] H. Attouch and H. Brezis, Duality for the sum of convex functions in general Banach spaces. Publications AVAMAC, Perpignan, 84-10. Av (1984). 
  5. [5] H. Attouch and R.J.-B. Wets, Quantitative stability of variational systems: II. A framework for nonlinear conditionning. IIASA working paper (1988) 88-89. 
  6. [6] H. Attouch and R. J. -B. Wets, Quantitative stability of variational systems: I. The epigraphical distance. Trans. Amer. Math. Soc. 328 (1991) 695-729. Zbl0753.49007MR1018570
  7. [7] D. Azé and J.-P. Penot, Operations on convergent families of sets and functions. Optimization 21 (1990) 521-534. Zbl0719.49013MR1069660
  8. [8] B. Bank, J. Guddat, D. Klatte, B. Kummer and K. Tammer, Nonlinear parametric optimization. Akademie Verlag (1982). Zbl0502.49002MR701243
  9. [9] G. Beer, Topologies on closed and closed convex sets and the Effros measurability of set valued functions, in Sém. d’Anal. Convexe, Montpellier (1991), exposé No. 2, 2.1-2.44. Zbl0824.46089
  10. [10] G. Beer, The slice topology: A viable alternative to Mosco convergence in nonreflexive spaces. Nonlinear. Anal. Theo. Meth. Appl. 19 (1992) 271-290. Zbl0786.46006MR1176063
  11. [11] G. Beer and J. Borwein, Mosco convergence and reflexivity. Proc. Amer. Math. Soc. 109 (1990) 427-436. Zbl0763.46006MR1012924
  12. [12] G. Beer and R. Lucchetti, Convex optimization and the epi-distance topology. Trans. Amer. Math. Soc. 327 (1991) 795-813. Zbl0681.46013MR1012526
  13. [13] G. Beer and R. Lucchetti, The epi-distance topology: Continuity and stability results with applications to convex optimization problems. Math. Oper. Res. 17 (1992) 715-726. Zbl0767.49011MR1177732
  14. [14] G. Beer and R. Lucchetti, Weak topologies for the closed subsets of a metrizable space. Trans. Amer. Math. Soc. 335 (1993) 805-822. Zbl0810.54011MR1094552
  15. [15] N. Bourbaki, Espaces vectoriels topologiques. Masson, Paris (1981). MR633754
  16. [16] H. Brezis, Analyse fonctionnelle, théorie et applications. Masson, Paris (1983). Zbl0511.46001MR697382
  17. [17] C. Castaing and M. Valadier, Convex analysis and measurable multifunctions. Lect. Notes Math. 580 (1977). Zbl0346.46038MR467310
  18. [18] J. Dieudonné, Sur la séparation des ensembles convexes. Math. Annal. 163 (1966) 1-3. Zbl0131.11401MR194865
  19. [19] S. Dolecki, G. Salinetti and R.J.-B. Wets, Convergence of functions: equi-semicontinuity. Trans. Amer. Math. Soc. 276 (1983) 409-429. Zbl0504.49006MR684518
  20. [20] A.L. Dontchev and T. Zolezzi, Well-posed optimization problems. Lect. Notes Math. 1543 (1993). Zbl0797.49001MR1239439
  21. [21] I. Ekeland et R. Temam, Analyse convexe et problèmes variationnels. Dunod, Paris (1974). Zbl0281.49001MR463993
  22. [22] K. El Hajioui, Convergences variationnelles: approximations inf-convolutives généralisées, stabilité et optimisation dans les espaces non réflexifs. Thèse de Doctorat, Université Ibn Tofail, Kénitra (2002). 
  23. [23] K. El Hajioui et D. Mentagui, Sur la stabilité d’une convergence variationnelle dans les espaces de Banach généraux, en préparation. Zbl1086.49012
  24. [24] J. Hadamard, Sur les problèmes aux dérivées partielles et leur signification physique. Publ. Univ. Princeton 13 (1902) 49-52. 
  25. [25] J. Hadamard, Lectures on Cauchy’s problem in linear partial differential equations. Dover (1953). Zbl0049.34805
  26. [26] J.L. Joly, Une famille de topologies et de convergences sur l’ensemble des fonctionnelles convexes. Thèse Grenoble (1970). 
  27. [27] G. Köthe, Topological vector spaces (I, II). Springer (1969, 1979). Zbl0179.17001MR248498
  28. [28] J. Lahrache, Stabilité et convergences dans les espaces non réflexifs, in Sém. d’Anal. Convexe Montpellier, exposé No. 10 (1991). Zbl0859.49011
  29. [29] P.J. Laurent, Approximation et optimisation. Hermann, Paris (1972). Zbl0238.90058MR467080
  30. [30] L. Mclinden and R.C. Bergstrom, Preservation of convergence of convex sets and functions in finite dimensions. Trans. Amer. Math. Soc. 286 (1981) 127-142. Zbl0468.90063MR628449
  31. [31] D. Mentagui, Inf-convolution polaire, stabilité de l’épi-convergence et estimation de la rapidité de convergence d’une suite de compacts. Thèse Rabat (1988). 
  32. [32] D. Mentagui, Problèmes d’optimisation biens posés et convergences variationnelles. Théorie et applications dans le cadre de l’optimisation non différentiable. Thèse d’État, F.U.N.D.P., Namur (1996). 
  33. [33] D. Mentagui, Caractérisation de la stabilité d’un problème de minimisation associé à une fonction de perturbation particulière. Pub. Inst. Math. 60 (1996) 65-74. Zbl1007.49023
  34. [34] D. Mentagui, Analyse de récession et résultats de stabilité d’une convergence variationnelle. Application à la théorie de la dualité en programmation mathématique. ESAIM: COCV 9 (2003) 297-315. Zbl1073.49006
  35. [35] D. Mentagui et K. El Hajioui, Convergences des fonctions convexes et approximations inf-convolutives généralisées. Publ. Inst. Math., Nouvelle série 86 (2002) 123-136. Zbl1086.49012MR1997618
  36. [36] J.J. Moreau, Fonctionnelles convexes. Sém. sur les E.D.P. collège de France, Paris (1967). 
  37. [37] U. Mosco, Approximation of the solutions of some variational inequalities. Ann. Scuola Normale Sup. Pisa 21 (1967) 373-394. Zbl0184.36803MR226376
  38. [38] U. Mosco, On the continuity of the Young-Fenchel transform. J. Math. Anal. Appl. 25 (1971) 518-535. Zbl0253.46086MR283586
  39. [39] R. Phelps, Convex functions, monotone operators and differentiability. Lect. Notes Math. 1364 (1989). Zbl0658.46035MR984602
  40. [40] H. Radström, An imbedding theorem for spaces of convex sets. Proc. Amer. Math. Soc. 3 (1952) 165-169. Zbl0046.33304MR45938
  41. [41] R.T. Rockafellar, Convex Analysis. Princeton Univ. Press (1970). Zbl0193.18401MR274683
  42. [42] R.T. Rockafellar and R.J.-B. Wets, Variational analysis. Springer (1998). Zbl0888.49001MR1491362
  43. [43] Y. Sonntag and C. Zalinescu, Set convergences: An attempt of classification, in Proc. of Intl. Conf. on Diff. Equations and Control theory, Iasi, Romania, August (1990) 199-226. Zbl0786.54013MR1173857
  44. [44] A.N. Tikhonov, Stability of inverse problems. Dokl. Akad. Nauk. USSR 39 (1943) 176-179. Zbl0061.23308MR9685
  45. [45] A.N. Tikhonov, Solution of incorrectly formulated problems and the regularization methods. Soviet Math. Dokl. 4 (1963) 1035-1038. Zbl0141.11001
  46. [46] A.N. Tikhonov, Methods for the regularization of optimal control problems. Soviet Math. Dokl. 6 (1965) 761-763. Zbl0144.12704
  47. [47] A.N. Tikhonov and V. Arsenine, Methods for solving ill-posed problems. Nauka (1986). MR857101
  48. [48] R.J.-B. Wets, A formula for the level sets of epi-limits and some applications, Mathematical theories of optimization, J.P. Cecconi and T. Zolezzi Eds., Lect. Notes Math. 983 (1983). Zbl0518.49008MR713816
  49. [49] R.A. Wijsman, Convergence of sequences of convex sets, cones and functions. Bull. Amer. Math. Soc. 70 (1964) 186-188. Zbl0121.39001MR157278
  50. [50] R.A. Wijsman, Convergence of sequences of convex sets, cones and functions II. Trans. Amer. Math. Soc. 123 (1966) 32-45. Zbl0146.18204MR196599
  51. [51] T. Zolezzi, On stability in mathematical programming. Math. Programming 21 (1984) 227-242. MR751252
  52. [52] T. Zolezzi, Continuity of generalized gradients and multipliers under perturbations. Math. Oper. Res. 10 (1985) 664-673. Zbl0583.49019MR812824
  53. [53] T. Zolezzi, Stability analysis in optimization. Lect. Notes Math. 1990 (1986) 397-419. Zbl0588.49016MR858360

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