Προβλήματα συναρτησιακών εξισώσεων

Abstract

This Ph.D. Thesis introduces new functional equations of polynomial type and studies their Hyers-Ulam-Rassias and Ulam-Gavruta-Rassias stability. We present 2nd (Quadratic), 3rd (Cubic), 4th (Quartic) degree and mixed type (combination) functional equations providing counterexamples for the non-stability cases. In the introduction and in Chapter 1, there is an extensive reference to the evolution of the Ulam stability problem, the methodological approach to its solution, incorporating the latest stability methods, the applications of stability to problems and other scientific areas, as well as an extensive bibliographic review. This part of the Thesis it to appear as a review paper in Mathematical Review. Chapter 2 deals with second-degree functional equations, namely a modification of the classical quadratic f.e.(i.e.functional equation),f(x+y)+f(x-y)=2f(x)+2f(y) generalization of a quadratic and two new f.e. in Banach spaces. Paragraph 2.1 has been published by the author, see P.A.Pallas, ''On the generalized Hyers-Ulam stability of a Euler-Lagrange type quadratic functional equation'', Far East Journal of Mathematical Sciences, Vol.101, Number 10, (2017), 2173-2184. In Chapter 3, we deal with cubic and quartic functional equations and examine their generalized Hyers-Ulam-Rassias stability conditions, using stability methods in non-Archimedean spaces. An answer is given to an open problem for the stability of the α-quartic functional equation 2[f(αx+y)+f(x+αy)]+α(α-1)^2f(x-y)=2(α^2-1)^2[f(x)+f(y)]+α(α+1)^2f(x+y) using Direct and Fixed point method in non-Archimedean spaces. Chapter 4 presents the Hyers-Ulam-Rassias and the Ulam-Gavruta-Rassias stability of mixed type f.e. In mixed type polynomial f.e. solution and stability are usually studied by separating the case of even and odd function. The method of finding the stability conditions includes theorems that examine the stability separately for each additive, quadratic etc. f.e. that approximates the initial functional equation. Then a combinational theorem integrates the individuals conclusions. The Rassias stability results follow the same order. We present mixed type f.e. in Banach, quasi β -normed and fuzzy spaces and counterexamples for the non stabilty case are given. In particular, section 4.1 solves and examine the Hyers-Ulam-Rassias stability of the new mixed type AQ(Additive- Quadratic) f.e.f(x+y+z)+f(x-y+z)+f(x+y-z)+f(x-y-z)=4f(x)+2[f(y)+f(-y)]+2[f(z)+f(-z)] using Direct and Fixed point method in Banach spaces. Non-stability is also examined.Section 4.2 presents the stability of a new mixed type f.e. in quasi β -normed spaces, a topo-logical space that has been recently introduced by J.M.Rassias-Kim, while in part 4.3 the Ulam problem is solved for fuzzy normed spaces.

Η διατριβή παρουσιάζει νέες συναρτησιακές εξισώσεις πολυωνυμικού τύπου και μελετά αυτές ως προς την ευστάθειά τους κατά Hyers-Ulam-Rassias και Ulam-Gavruta-Rassias. Η μελέτη αφορά 2ου(Quadratic), 3ου(Cubic), 4ου(Quartic) βαθμού και μικτού τύπου (συνδυασμός) συναρτησιακές εξισώσεις , εξετάζοντας και περιπτώσεις μη- ευστάθειας δίνοντας κατάλληλα αντιπαραδείγματα. Στην εισαγωγή και στο Κεφάλαιο 1, παρουσιάζεται μια εκτενή αναφορά στην ιστορική εξέλιξη του προβλήματος της ευστάθειας του Ulam, την μεθοδολογική προσέγγιση της επίλυσής του, ενσωματώνοντας τις τελευταίες μεθόδους ευστάθειας, εφαρμογές της ευστάθειας σε προβλήματα και άλλους επιστημονικούς τομείς και δίνεται μια εκτενή βιβλιογραφική ανασκόπηση. Το παρών μέρος της εργασίας είναι υπό δημοσίευση στο περιοδικό Μαθηματική Επιθεώρηση . Στο Κεφάλαιο 2, μελετώνται δευτέρου βαθμού συναρτησιακές εξισώσεις και συγκεκριμένα μια τροποποίηση της κλασικής τετραγωνικής συναρτησιακής εξίσωσης f(x+y)+f(x-y)=2f(x)+2f(y) , γενίκευση μιας δευτεροβάθμιας και δύο νέες εξισώσεις σε χώρους Banach. Η παράγραφος 2.1 έχει δημοσιευτεί από τον συγγραφέα, βλ. P.A.Pallas, ''On the generalized Hyers-Ulam stability of an Euler-Lagrange type quadratic functional equation'', Far East Journal of Mathematical Sciences, Vol.101, Number 10, (2017), 2173-2184. Το Κεφάλαιο 3, ασχολείται με τις τρίτου και τετάρτου βαθμού εξισώσεις ως προς την ευστάθεια Ulam κάνοντας χρήση μεθόδων ευστάθειας σε non-Archimedean χώρους. Απάντηση δίνεται σε ανοικτό πρόβλημα για την ευστάθεια της α -quartic συναρτησιακής εξίσωσης 2[f(αx+y)+f(x+αy)]+α(α-1)^2f(x-y)=2(α^2-1)^2[f(x)+f(y)]+α(α+1)^2f(x+y), όπου ζητείται η μελέτη της γενικευμένης ευστάθειας Hyers-Ulam-Rassias, και η εύρεση των συνθηκών ευστάθειας. Παρουσιάζεται η ευστάθειά της σε non-Archimedean χώρους με χρήση της ευθείας και της σταθερού σημείου μεθόδου.(Direct και Fixed point method).Στο Κεφάλαιο 4 παρουσιάζεται η ευστάθεια Hyers-Ulam-Rassias και Ulam-Gavruta-Rassias μικτών συναρτησιακών εξισώσεων. Στις μικτού τύπου πολυωνυμικές συναρτησιακές εξισώσεις η επίλυση καθώς και η ευστάθεια μελετάται συνήθως διαχωρίζοντας τις περιπτώσεις άρτιας και περιττής συνάρτησης. Η πορεία της εύρεσης των συνθηκών ευστάθειας περιλαμβάνει επίσης θεωρήματα που εξετάζουν την ευστάθεια ξεχωριστά για κάθε μία προσθετική, τετραγωνική κλπ. συναρτησιακή εξίσωση που προσεγγίζει την αρχική. Στη συνέχεια, ένα συνδυαστικό θεώρημα ενσωματώνει τα επιμέρους συμπεράσματα. Τα πορίσματα που αφορούν την ευστάθεια Rassias ακολουθούν την ίδια διάταξη. Παρουσιάζονται μικτές εξισώσεις σε χώρους Banach, quasi -β -normed και fuzzy Banach, ενώ δίνονται παραδείγματα μη ευστάθειας. Ειδικότερα, στην ενότητα 4.1 επιλύεται και εξετάζεται η ευστάθεια Hyers-Ulam-Rassias μιας νέας, μικτού τύπου, προσθετικής- τετραγωνικής, συναρτησιακής εξίσωσηςf(x+y+z)+f(x-y+z)+f(x+y-z)+f(x-y-z)=4f(x)+2[f(y)+f(-y)]+2[f(z)+f(-z)], χρησιμοποιώντας την ευθεία μέθοδο Hyers και την σταθερού σημείου, σε χώρους Banach. Η μη ευστάθεια εξετάζεται με παράθεση παραδειγμάτων για τις περιπτώσεις μη ευστάθειας τόσο στα Θεωρήματα της ευθείας μεθόδου όσο και στα Θεωρήματα της μεθόδου σταθερού σημείου. Στην ενότητα 4.2 μελετάται η ευστάθεια μιας νέας μικτής συναρτησιακής εξίσωσης σε σταθμητούς quasi-β-normed χώρους, χώρος που εισήχθη από τους J.M.Rassias και Kim σχετικά πρόσφατα. Στην ενότητα 4.3 παρουσιάζεται το πρόβλημα της ευστάθειας σε ασαφείς τοπολογικές δομές (fuzzy normed spaces).