Hindawi Publishing Corporation Abstract and Applied Analysis Volume 2013, Article ID 607204, 20 pages http://dx.doi.org/10.1155/2013/607204 Research Article Some Bounded Linear Integral Operators and Linear Fredholm Integral Equations in the Spaces đťđź,đż,đž((đ, đ) × (đ, đ), đ) and đťđź,đż((đ, đ), đ) Esmet Özdemir,1 Ali M. Akhmedov,2 and Ö. Faruk Temizer1 1 2 IĚnoĚnuĚ UĚniversitesi, EgĚitim FakuĚltesi, A-Blok, Posta Kodu: 44280, Malatya, Turkey Baku State University, Department of Mech. & Math., Z. Khalilov Street, 23, P.O. Box 370145, Baku, Azerbaijan Correspondence should be addressed to IĚsmet OĚzdemir; ismet.ozdemir@inonu.edu.tr Received 14 November 2012; Accepted 16 January 2013 Academic Editor: Juan Carlos CorteĚs LoĚpez Copyright © 2013 IĚsmet OĚzdemir et al. This is an open access article distributed under the Creative Commons Attribution License, which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. The spaces đťđź,đż,đž ((đ, đ) × (đ, đ), R) and đťđź,đż ((đ, đ), R) were defined in ((HuĚseynov (1981)), pages 271–277). Some singular integral operators on Banach spaces were examined, (Dostanic (2012)), (Dunford (1988), pages 2419–2426 and (Plamenevskiy (1965)). The solutions of some singular Fredholm integral equations were given in (Babolian (2011), Okayama (2010), and Thomas (1981)) by numerical methods. In this paper, we define the sets đťđź,đż,đž ((đ, đ) × (đ, đ), đ) and đťđź,đż ((đ, đ), đ) by taking an arbitrary Banach space đ instead of R, and we show that these sets which are different from the spaces given in (Dunford (1988)) and (Plamenevskiy (1965)) are Banach spaces with the norms â ⋅ âđź,đż,đž and â ⋅ âđź,đż . Besides, the bounded linear integral operators on the spaces đťđź,đż,đž ((đ, đ) × (đ, đ), đ) and đťđź,đż ((đ, đ), đ), some of which are singular, are derived, and the solutions of the linear Fredholm integral equations of đ đ đ the form đ(đ ) = đ(đ ) + đ ∫đ đ´(đ , đĄ)đ(đĄ)đđĄ, đ(đ ) = đ(đ ) + đ ∫đ đ´(đĄ, đ )đ(đĄ)đđĄ and đ(đ , đĄ) = đ(đ , đĄ) + đ ∫đ đ´(đ , đĄ)đ(đĄ, đ )đđĄ are investigated in these spaces by analytical methods. 1. Preliminaries, Background, and Notation The approximate solution of the singular integral equation đ˘ (đ ) − 1 đ (đ , đĄ) đ˘ (đĄ) 1 đ.đŁ. ∫ đđĄ = đ (đĄ) đ đĄ−đ −1 (1) was obtained in [1], where đ(đ , đĄ) is a real-valued kernel, đ(đ ) is a given function, and đ˘(đ ) is the unknown function. High-order numerical methods for the singular Fredholm integral equations of the form: đ đđ˘ (đĄ) − đ.đŁ. ∫ |đĄ − đ | đ đ−1 đ (đĄ, đ ) đ˘ (đ ) đđ = đ (đĄ) , problems, mathematical problems of radiative equilibrium, and radiative heat transfer problems, [2]. The polar kernel of integral equations was introduced in [3, 4]. This singular kernel is in the following form: (2) đ≤đĄ≤đ were developed, where đ ≠ 0, 0 < đ < 1, đ and đ are given functions, and đ˘ is the unknown function. Equations of this form often arise in practical applications such as Dirichlet đ (đĽ, đŚ) = đ (đĽ, đŚ) đź (đĽ − đŚ) + â (đĽ, đŚ) , 0 < đź ≤ 1, (3) where the first term of this kernel is weakly singular and đ and â are bounded on the square đ = [−1, 1] × [−1, 1] and đ(đĽ, đŚ) ≠ 0. With đ = 1, â = 0, we have the special case of the above kernel: đ (đĽ, đŚ) = 1 đź, (đĽ − đŚ) 0 < đź ≤ 1, (4) 2 Abstract and Applied Analysis see [5]. One of the weakly singular integral and integrodifferential equations with this kernel was given in [6–8]. The solution of the singular integral equation of the form: 1 đ (đĽ) đ (đĽ) + đ (đĽ) đ.đŁ. ∫ −1 đ (đŚ) đź đđŚ (đŚ − đĽ) = đ (đĽ) , Theorem 5 (see [13, page 336]). Let đ be a Banach space with the norm â ⋅ âđ and (đ, Σ, đ) be a finite measure space. If đ : đ → đ is strongly measurable, then the scalar function â : đ ół¨→ R, (5) |đĽ| < 1, 0 < đź ≤ 1 was examined in [5] by numerical methods, where đ(đĽ) ≠ 0, đ(đĽ) ≠ 0 and đ(đĽ), đ(đĽ), đ(đĽ) ∈ đż2 [−1, 1] are given functions and đ(đĽ) is the unknown function to be determined. The integral operator defined by đ Definition 6 (see [11, page 88]). Let (đ, Σ, đ) be a finite measure space and đ be a Banach space, and then the Bochner integral of a strongly measurable function đ : đ → đ is the strongly limit of the Bochner integral of an approximating sequence (đđ ) of simple functions satisfying (10). That is, lim ∫ đđ đđ = ∫ đđđ. đ đ¸ (6) 0 was studied in [9]. An integral equation of the form: đ đ (đ ) = đ (đ ) + đ ∫ đ´ (đ , đĄ) đ (đĄ) đđĄ đ (7) is called Fredholm integral equation of the second type. Here, [đ, đ] is a given interval, đ is a function on [đ, đ] which is unknown, and đ is a parameter. The kernel đ´ of the equation is a given function on the square [đ, đ] × [đ, đ] and đ is a given function on [đ, đ]. Now, we may give some required definitions and theorems. Definition 1 (see [10, page 41]). Let đ be a Banach space and (đ, Σ, đ) be a finite measure space. Then đ : đ → đ is called measurable simple function if there exist đĽ1 , đĽ2 , . . . , đĽđ ∈ đ and đ¸1 , đ¸2 , . . . , đ¸đ ∈ Σ such that đ = ∑đđ=1 đĽđ đđ¸đ , where 1, đ¤ ∈ đ¸đ đđ¸đ (đ¤) = { 0, đ¤ ∉ đ¸đ . (8) Definition 2 (see [11, page 88]). The Bochner integral of a simple function đ given by Definition 1 with respect to đ on đ¸ ∈ Σ is defined by đ ∫ đđđ = ∑đĽđ đ (đ¸đ ∩ đ¸) . đ¸ (11) is Σ-measurable. đ´ : đż 2 (0, đ) ół¨→ đż 2 (0, đ) , (đ´đ) (đĽ) = ∫ đ (đĽ − đŚ) đ (đŚ) đđŚ óľŠ óľŠ â (đĄ) = óľŠóľŠóľŠđ (đĄ)óľŠóľŠóľŠđ (9) đ=1 (12) đ¸ Theorem 7 (see [12, page 202]). Let (đ, Σ, đ) be a finite measure space, đ be a Banach space with the norm â ⋅ âđ , and đ : đ → đ be a strongly measurable function. If ∫đ¸ đđđ exists, then óľŠ óľŠóľŠ óľŠóľŠ∫ đđđóľŠóľŠóľŠ ≤ ∫ óľŠóľŠóľŠđóľŠóľŠóľŠ đđ. (13) óľŠóľŠ óľŠóľŠ óľŠ óľŠđ óľŠđ óľŠ đ¸ đ¸ Theorem 8 (see [12, page 203]). Let (đ, Σ, đ) be a finite measure space and đ be a Banach space with the norm â ⋅ âđ . The Bochner integral ∫đ¸ đđđ exists if and only if đ is strongly measurable and ∫đ¸ âđâđ đđ < ∞. Theorem 9 (see [14, page 82]). Let đ be a real or complex Banach space with the norm â ⋅ âđ . Let đ, đ, đź, đż be the real numbers satisfying −∞ < đ, đ < ∞, 0 < đź, đż < 1 and đ be a nonnegative constant. The set đś0,đź,đż ((đ, đ) × (đ, đ), đ) consisting of all functions đ´ : (đ, đ) × (đ, đ) → đ fulfilling the conditions: âđ´ (đ , đĄ)âđ ≤ đ, (14) âđ´ (đ + Δđ , đĄ + ΔđĄ) − đ´ (đ , đĄ)âđ ≤ đ (|Δđ |đź + |ΔđĄ|đż ) for all đ , đĄ, đ + Δđ , đĄ + ΔđĄ ∈ (đ, đ) is a linear space with the algebraic operations: (đ´ + đľ) (đ , đĄ) = đ´ (đ , đĄ) + đľ (đ , đĄ) , (đđ´) (đ , đĄ) = đđ´ (đ , đĄ) , đ ∈ đž, (đž = R or đž = C) , (15) and đś0,đź,đż ((đ, đ) × (đ, đ), đ) is a Banach space with the norm Definition 3 (see [12, page 201]). Let đ be a Banach space with the norm â ⋅ âđ and (đ, Σ, đ) be a finite measure space. Then đ : đ → đ is called strongly measurable if there exists a sequence (đđ ) of đ-valued simple functions defined on đ such that óľŠ óľŠóľŠ lim óľŠđ (đĄ) − đ (đĄ)óľŠóľŠóľŠđ = 0; đĄ ∈ đ − đ, đ (đ) = 0. (10) đ óľŠ đ where Theorem 4 (see [11, page 88]). All continuous functions đ : đ → đ are strongly measurable. Again, let đ be a real or complex Banach space with the norm â ⋅ âđ . Let đ, đ, đź be the real numbers with âđ´â0,đź,đż = max { sup âđ´ (đ , đĄ)âđ , đđ´ } , đ ,đĄ ∈ (đ,đ) đđ´ = sup đ ,đĄ,đ +Δđ ,đĄ+ΔđĄ ∈ (đ,đ) Δđ ≠ 0∨ΔđĄ ≠ 0 âđ´ (đ + Δđ , đĄ + ΔđĄ) − đ´ (đ , đĄ)âđ |Δđ |đź + |ΔđĄ|đż (16) . (17) Abstract and Applied Analysis 3 −∞ < đ,đ < ∞, 0 < đź < 1 and đ also be a nonnegative constant. Let đ´ be an đ-valued function defined on (đ, đ) such that 2. The Main Results (18) 2.1. The Spaces đťđź,đż,đž ((đ,đ) × (đ,đ),đ) and đťđź,đż ((đ,đ),đ). In this section, we determine essentially the spaces đťđź,đż,đž ((đ, đ)× (đ, đ), đ) and đťđź,đż ((đ, đ), đ). for all đ , đ + Δđ ∈ (đ, đ) with Δđ ≥ 0. By đś0,đź ((đ, đ), đ), we denote the set of all functions đ´ satisfying (18). đś0,đź ((đ, đ), đ) is a linear space with the algebraic operations: Theorem 11. Let đ be a real or complex Banach space with the norm â ⋅ âđ , đ, đ, đź, đż, đž be real numbers with −∞ < đ, đ < ∞, 0 < đź, đź + đž < 1, 0 < đž < đż < 1, and đ be a nonnegative constant. Then the set đťđź,đż,đž ((đ, đ) × (đ, đ), đ) of all functions âđ´ (đ )âđ ≤ đ, âđ´ (đ + Δđ ) − đ´ (đ )âđ ≤ đ(Δđ )đź (đ´ + đľ) (đ ) = đ´ (đ ) + đľ (đ ) , (đđ´) (đ ) = đđ´ (đ ) , đ ∈ đž, (đž = R or đž = C) , âđ´ (đ , đĄ)âđ ≤ { { = max { sup âđ´ (đ )âđ , {đ ∈ (đ,đ) { đś ((đ, đ) × (đ, đ), đ) and đś ((đ, đ), đ) are called a HoĚlder space. The functions spaces which are similar to đś0,đź,đż ((đ, đ)×(đ, đ), đ) and đś0,đź ((đ, đ), đ) were investigated in [15, pages 2419–2426], [16, pages 25–51], and [17, pages 18–33]. The class đş1 (â, đ) of the functions đ satisfying the equalities óľ¨−đ óľ¨ óľ¨ óľ¨ (21) đ (đĽ, đŚ) = đ (óľ¨óľ¨óľ¨đĽ − đŚóľ¨óľ¨óľ¨ â (óľ¨óľ¨óľ¨đĽ − đŚóľ¨óľ¨óľ¨)) đ (đĽó¸ , đŚ) − đ (đĽó¸ ó¸ , đŚ) = đ ( óľ¨ óľ¨ â (đđŚ (đĽó¸ , đĽó¸ ó¸ )) đ (óľ¨óľ¨óľ¨óľ¨đĽó¸ − đĽó¸ ó¸ óľ¨óľ¨óľ¨óľ¨) ) đđŚđ (đĽó¸ , đĽó¸ ó¸ ) đ (đđŚ (đĽó¸ − đĽó¸ ó¸ )) (22) was introduced in [18], where functions â, đ : (0, ∞) → (0, ∞) are increasing, óľ¨ óľ¨ óľ¨ óľ¨ đđŚ (đĽó¸ , đĽó¸ ó¸ ) = min {óľ¨óľ¨óľ¨óľ¨đŚ − đĽó¸ óľ¨óľ¨óľ¨óľ¨ , óľ¨óľ¨óľ¨óľ¨đŚ − đĽó¸ ó¸ óľ¨óľ¨óľ¨óľ¨} (23) and đ is a natural number. Theorem 10 (see [14, page 16]). Let đ : đ → đ be a bounded linear operator mapping a Banach space đ into itself with âđâ < 1 and đź : đ → đ denote the identity operator. Then đź − đ has a bounded inverse operator on đ which is given by the Neumann series: ∞ (đź − đ)−1 = ∑ đđ đ , (đĄ − đ)đź đ (|Δđ |đż + (ΔđĄ)đž ) (đĄ − đ)đź+đž (27) , (28) Δđ´ = đ´ (đ + Δđ , đĄ + ΔđĄ) − đ´ (đ , đĄ) 0,đź and âΔđ´âđ ≤ (20) } âđ´ (đ + Δđ ) − đ´ (đ )âđ } sup . đź } } (Δđ ) đ +Δđ ∈ (đ,đ) Δđ ≠ 0 } 0,đź,đż (26) satisfying the inequalities and đś0,đź ((đ, đ), đ) is a Banach space with the norm: âđ´â0,đź đ´ : (đ, đ) × (đ, đ) ół¨→ đ, ół¨→ đ´ (đ , đĄ) (đ , đĄ) (19) (24) đ=0 for all đ , đĄ, đ + Δđ , đĄ + ΔđĄ ∈ (đ, đ) with ΔđĄ ≥ 0 is a linear space with the usual algebraic operations addition and scalar multiplication defined by (đ´ + đľ) (đ , đĄ) = đ´ (đ , đĄ) + đľ (đ , đĄ) , (đđ´) (đ , đĄ) = đđ´ (đ , đĄ) , đ ∈ đž, (đž = R or đž = C) , (29) and đťđź,đż,đž ((đ, đ) × (đ, đ), đ) is a Banach space with the norm âđ´âđź,đż,đž = max {đđ´ , đđ´ } , (30) where đđ´ and đđ´ are defined by đđ´ = đđ´ = sup (đĄ − đ)đź âđ´ (đ , đĄ)âđ , (31) đ ,đĄ ∈ (đ,đ) sup đ ,đĄ,đ +Δđ ,đĄ+ΔđĄ ∈ (đ,đ) Δđ ≠ 0∨ΔđĄ ≠ 0 (đĄ − đ)đź+đž âΔđ´âđ |Δđ |đż + (ΔđĄ)đž . (32) Proof. Let đ be a Banach space with the norm â ⋅ âđ . It is known that the set A = {đ´ | đ´ : (đ, đ) × (đ, đ) → đ} is a linear space with operations in đťđź,đż,đž ((đ, đ) × (đ, đ), đ). Also, it is obvious that đ´ + đľ, đđ´ ∈ đťđź,đż,đž ((đ, đ) × (đ, đ), đ). On the other hand, since đťđź,đż,đž ((đ, đ) × (đ, đ) , đ) = {đ´ | đ´ : (đ, đ) × (đ, đ) ół¨→ đ, đ´ satisifes (27) and (28)} ⊂ A, which satisfies (33) 1 óľŠóľŠ óľŠ óľŠóľŠ(đź − đ)−1 óľŠóľŠóľŠ ≤ óľŠ óľŠ 1 − âđâ . (25) The iterated operators đđ are defined by đ0 = đź and đđ = đđđ−1 . The series in the right of (24) is convergent in the norm on đľ(đ, đ). đťđź,đż,đž ((đ, đ) × (đ, đ), đ) is a linear space. Furthermore, đťđź,đż,đž ((đ, đ) × (đ, đ), đ) is a normed space with the norm â ⋅ âđź,đż,đž . Indeed, consider the following. (N1) It is clear that âđ´âđź,đż,đž ≥ 0 for all đ´ ∈ đťđź,đż,đž ((đ, đ) × (đ, đ), đ). 4 Abstract and Applied Analysis (N2) If đ´ ∈ đťđź,đż,đž ((đ, đ) × (đ, đ), đ) and âđ´âđź,đż,đž = 0, then đ´(đ , đĄ) = 0 for all đ , đĄ ∈ (đ, đ), since âđ´âđź,đż,đž = max {đđ´ , đđ´} = 0. (34) So đ´ = 0. On the other hand, if đ´ = 0, it is found that âđ´âđź,đż,đž = 0 by (30), (31) and (32). Hence, the proposition “âđ´âđź,đż,đž = 0 if and only if đ´ = 0” is true. (N3) Let đ ∈ đž, (đž = R or đž = C). Since đ(đđ´) = đ(đđ´) = sup (đĄ − đ)đź â(đđ´) (đ , đĄ)âđ = |đ| đđ´ , which holds for all real numbers đđ´ , đđľ , đđ´ , đđľ ≥ 0, we obtain âđ´ + đľâđź,đż,đž ≤ âđ´âđź,đż,đž + âđľâđź,đż,đž . As a result, đťđź,đż,đž ((đ, đ)×(đ, đ), đ) is a normed space with the norm â ⋅ âđź,đż,đž . The space đťđź,đż,đž ((đ, đ) × (đ, đ), đ) is a Banach space with respect to â ⋅ âđź,đż,đž . To see this we consider an arbitrary Cauchy sequence (đ´ đ ) in đťđź,đż,đž ((đ, đ) × (đ, đ), đ), and we show that (đ´ đ ) converges to a function đ´ ∈ đťđź,đż,đž ((đ, đ) × (đ, đ), đ). Since (đ´ đ ) is Cauchy, for every đ > 0, there exists đ0 (đ) ∈ N such that óľŠ óľŠóľŠ óľŠóľŠđ´ đ − đ´ đ óľŠóľŠóľŠđź,đż,đž < đ, đ ,đĄ ∈ (đ,đ) (đĄ − đ) sup đ ,đĄ,đ +Δđ ,đĄ+ΔđĄ ∈ (đ,đ) Δđ ≠ 0∨ΔđĄ ≠ 0 đź+đž âΔ (đđ´)âđ = |đ| đđ´ |Δđ |đż + (ΔđĄ)đž (35) (đ, đ > đ0 (đ)) . (41) So from (41), óľŠ óľŠ sup (đĄ − đ)đź óľŠóľŠóľŠđ´ đ (đ , đĄ) − đ´ đ (đ , đĄ)óľŠóľŠóľŠđ < đ, by (31) and (32), âđđ´âđź,đż,đž = max {đ(đđ´) , đ(đđ´) } = |đ| max {đđ´ , đđ´} = |đ| âđ´âđź,đż,đž . đ ,đĄ ∈ (đ,đ) (36) sup óľŠ óľŠ (đĄ − đ)đź+đž óľŠóľŠóľŠΔ (đ´ đ − đ´ đ )óľŠóľŠóľŠđ |Δđ |đż + (ΔđĄ)đž đ ,đĄ,đ +Δđ ,đĄ+ΔđĄ ∈ (đ,đ) Δđ ≠ 0∨ΔđĄ ≠ 0 < đ, (42) (N4) If đ´, đľ ∈ đťđź,đż,đž ((đ, đ) × (đ, đ), đ), đ(đ´+đľ) = ≤ where sup (đĄ − đ)đź â(đ´ + đľ) (đ , đĄ)âđ đ ,đĄ ∈ (đ,đ) Δ (đ´ đ − đ´ đ ) = (đ´ đ − đ´ đ ) (đ + Δđ , đĄ + ΔđĄ) sup (đĄ − đ)đź âđ´ (đ , đĄ)âđ đ ,đĄ ∈ (đ,đ) − (đ´ đ − đ´ đ ) (đ , đĄ) . (37) + sup (đĄ − đ)đź âđľ (đ , đĄ)âđ đ ,đĄ ∈ (đ,đ) By (42), while Δđ ≠ 0 or ΔđĄ ≠ 0, we have = đđ´ + đđľ óľŠ óľŠóľŠ đź đź óľŠóľŠ(đĄ − đ) đ´ đ (đ , đĄ) − (đĄ − đ) đ´ đ (đ , đĄ)óľŠóľŠóľŠđ < đ, by (31) and đ(đ´+đľ) = ≤ sup (đĄ − đ)đź+đž âΔ (đ´ + đľ)âđ sup (đĄ − đ)đź+đž âΔđ´âđ đż đ ,đĄ,đ +Δđ ,đĄ+ΔđĄ ∈ (đ,đ) Δđ ≠ 0∨ΔđĄ ≠ 0 + sup óľŠ óľŠ (đĄ − đ)đź+đž óľŠóľŠóľŠΔ (đ´ đ − đ´ đ )óľŠóľŠóľŠđ < đ, |Δđ |đż + (ΔđĄ)đž đž |Δđ | + (ΔđĄ) đ ,đĄ,đ +Δđ ,đĄ+ΔđĄ ∈ (đ,đ) Δđ ≠ 0∨ΔđĄ ≠ 0 đ ,đĄ,đ +Δđ ,đĄ+ΔđĄ ∈ (đ,đ) Δđ ≠ 0∨ΔđĄ ≠ 0 (43) |Δđ |đż + (ΔđĄ)đž (38) (đĄ − đ)đź+đž âΔđľâđ (45) for all đ , đĄ, đ + Δđ , đĄ + ΔđĄ ∈ (đ, đ), (ΔđĄ ≥ 0). We see by (44) that ((đĄ − đ)đź đ´ đ (đ , đĄ)) is Cauchy in đ. Since đ is complete, there exists a unique đĽ ∈ đ such that lim (đĄ − đ)đź đ´ đ (đ , đĄ) = đĽ |Δđ |đż + (ΔđĄ)đž (đ, đ > đ0 (đ)) (44) đ→∞ or lim đ´ đ (đ , đĄ) = đ→∞ 1 đĽ. (đĄ − đ)đź (46) = đđ´ + đđľ The limit đĽ ∈ đ depends on the choice of đ , đĄ ∈ (đ, đ). This defines a function: by (32). Hence, âđ´ + đľâđź,đż,đž = max {đ(đ´+đľ) , đ(đ´+đľ) } ≤ max {đđ´ + đđľ , đđ´ + đđľ } . (39) From the inequality max {đđ´ + đđľ , đđ´ + đđľ } ≤ max {đđ´ , đđ´} + max {đđľ , đđľ } (40) đ´ : (đ, đ) × (đ, đ) ół¨→ đ, ół¨→ đ´ (đ , đĄ) , (đ , đĄ) (47) lim đ´ đ (đ , đĄ) = đ´ (đ , đĄ) . (48) where đ→∞ Abstract and Applied Analysis 5 Now, we want to show that limđ → ∞ âđ´ đ − đ´âđź,đż,đž = 0 and đ´ ∈ đťđź,đż,đž ((đ, đ) × (đ, đ), đ). By (48), the continuity of the norm gives together with (44) and (45) that óľŠ óľŠ (đĄ − đ)đź óľŠóľŠóľŠđ´ đ (đ , đĄ) − đ´ (đ , đĄ)óľŠóľŠóľŠđ óľŠóľŠ óľŠóľŠ = (đĄ − đ)đź óľŠóľŠóľŠđ´ đ (đ , đĄ) − lim đ´ đ (đ , đĄ)óľŠóľŠóľŠ đ→∞ óľŠđ óľŠ (49) óľŠ óľŠ = lim (đĄ − đ)đź óľŠóľŠóľŠđ´ đ (đ , đĄ) − đ´ đ (đ , đĄ)óľŠóľŠóľŠđ đ→∞ < đ, óľŠ óľŠ (đĄ − đ)đź+đž óľŠóľŠóľŠΔ (đ´ đ − đ´)óľŠóľŠóľŠđ for all đ > 0 and đ > đ0 (đ). Therefore, we obtain from (54) and (55) that there exists the nonnegative constant đś such that âđ´ (đ , đĄ)âđ ≤ âđ´ (đ + Δđ , đĄ + ΔđĄ) − đ´ (đ , đĄ)âđ ≤ Hence, đ´ ∈ đťđź,đż,đž ((đ, đ) × (đ, đ), đ). This step completes the proof. (50) ≤đś hold, where âđ´â0,đż,đž is defined by (16). (51) Proof. If đ´ ∈ đś0,đż,đž ((đ, đ) × (đ, đ), đ), then by (16) and (17) there exists the constant âđ´â0,đż,đž satisfying the inequalities: âđ´ (đ , đĄ)âđ ≤ (52) ≤ (53) (đĄ − đ)đź+đž for all đ , đĄ, đ + Δđ , đĄ + ΔđĄ ∈ (đ, đ) with ΔđĄ ≥ 0 and đ ∈ N. By (52) and (49), óľŠ óľŠ âđ´ (đ , đĄ)âđ = óľŠóľŠóľŠđ´ đ (đ , đĄ) + đ´ (đ , đĄ) − đ´ đ (đ , đĄ)óľŠóľŠóľŠđ óľŠ óľŠ óľŠ óľŠ ≤ óľŠóľŠóľŠđ´ đ (đ , đĄ)óľŠóľŠóľŠđ + óľŠóľŠóľŠđ´ đ (đ , đĄ) − đ´ (đ , đĄ)óľŠóľŠóľŠđ (54) đś+đ ≤ . (đĄ − đ)đź By (53) and (50), ≤ (đś + đ) (|Δđ |đż + (ΔđĄ)đž ) (đĄ − đ)đź+đž , âđ´ (đ + Δđ , đĄ + ΔđĄ) − đ´ (đ , đĄ)âđ ≤ (59) âđ´â0,đż,đž (đ − đ)đź+đž (|Δđ |đż + (ΔđĄ)đž ) (đĄ − đ)đź+đž for all đ , đĄ, đ + Δđ , đĄ + ΔđĄ ∈ (đ, đ) with ΔđĄ ≥ 0. By taking (60) it is obtained by (59) that đ´ ∈ đťđź,đż,đž ((đ, đ) × (đ, đ), đ) and âđ´âđź,đż,đž ≤ đ1 . That is, as desired. Example 13. Let us take R instead of đ and define the function đ´ as đ´ : (đ, đ) × (đ, đ) ół¨→ R, đ´ (đ , đĄ) = đ + đĄ. âđ´ (đ , đĄ)âR = |đ´ (đ , đĄ)| ≤ 2 |đ| = đ1 , âđ´ (đ + Δđ , đĄ + ΔđĄ) − đ´ (đ , đĄ)âR = |đ´ (đ + Δđ , đĄ + ΔđĄ) − đ´ (đ , đĄ)| đż 1−đż = |Δđ | |Δđ | (55) (62) Then, we have ≤ |Δđ | + |ΔđĄ| óľŠ óľŠ âΔđ´âđ = óľŠóľŠóľŠΔđ´ + Δđ´ đ − Δđ´ đ óľŠóľŠóľŠđ óľŠ óľŠ óľŠ óľŠ ≤ óľŠóľŠóľŠΔđ´ đ óľŠóľŠóľŠđ + óľŠóľŠóľŠΔ (đ´ đ − đ´)óľŠóľŠóľŠđ (đĄ − đ)đź đś0,đż,đž ((đ, đ) × (đ, đ) , đ) ⊂ đťđź,đż,đž ((đ, đ) × (đ, đ) , đ) , (61) óľŠ óľŠóľŠ óľŠóľŠđ´ đ (đ + Δđ , đĄ + ΔđĄ) − đ´ đ (đ , đĄ)óľŠóľŠóľŠđ đś (|Δđ |đż + (ΔđĄ)đž ) âđ´â0,đż,đž (đ − đ)đź đ1 = max {âđ´â0,đż,đž (đ − đ)đź , âđ´â0,đż,đž (đ − đ)đź+đž } , for all đ ∈ N. Thus, it is obtained by (51) that đś óľŠ óľŠóľŠ , óľŠóľŠđ´ đ (đ , đĄ)óľŠóľŠóľŠđ ≤ (đĄ − đ)đź (57) âđ´âđź,đż,đž ≤ max {âđ´â0,đż,đž (đ − đ)đź , âđ´â0,đż,đž (đ − đ)đź+đž } (58) đ ,đĄ ∈ (đ,đ) |Δđ |đż + (ΔđĄ)đž . and the inequality for all đ , đĄ, đ + Δđ , đĄ + ΔđĄ ∈ (đ, đ) with ΔđĄ ≥ 0 such that Δđ ≠ 0 or ΔđĄ ≠ 0. Since âđ´ đ − đ´âđź,đż,đž < đ for all đ > đ0 (đ) by (49) and (50), we derive limđ → ∞ âđ´ đ − đ´âđź,đż,đž = 0. Furthermore, since (đ´ đ ) is bounded, there exists the nonnegative constant đś such that âđ´ đ âđź,đż,đž ≤ đś which yields óľŠ óľŠ sup (đĄ − đ)đź óľŠóľŠóľŠđ´ đ (đ , đĄ)óľŠóľŠóľŠđ ≤ đś, đ ,đĄ,đ +Δđ ,đĄ+ΔđĄ ∈ (đ,đ) Δđ ≠ 0∨ΔđĄ ≠ 0 (đĄ − đ)đź+đž (56) đś0,đż,đž ((đ, đ) × (đ, đ) , đ) ⊂ đťđź,đż,đž ((đ, đ) × (đ, đ) , đ) <đ óľŠ óľŠ (đĄ − đ)đź+đž óľŠóľŠóľŠΔđ´ đ óľŠóľŠóľŠđ đś (|Δđ |đż + (ΔđĄ)đž ) Theorem 12. The inclusion |Δđ |đż + (ΔđĄ)đž óľŠ óľŠ (đĄ − đ)đź+đž óľŠóľŠóľŠΔđ´ đ − limđ → ∞ Δđ´ đ óľŠóľŠóľŠđ = |Δđ |đż + (ΔđĄ)đž óľŠ óľŠ (đĄ − đ)đź+đž óľŠóľŠóľŠΔ (đ´ đ − đ´ đ )óľŠóľŠóľŠđ = lim đ→∞ |Δđ |đż + (ΔđĄ)đž sup đś , (đĄ − đ)đź (63) đž 1−đž + |ΔđĄ| |ΔđĄ| ≤ max {(đ − đ)1−đż , (đ − đ)1−đž } (|Δđ |đż + |ΔđĄ|đž ) = đ2 (|Δđ |đż + |ΔđĄ|đž ) 6 Abstract and Applied Analysis for all đ , đĄ, đ + Δđ , đĄ + ΔđĄ ∈ (đ, đ). Thus, we obtain by (63) that đ´ ∈ đś0,đż,đž ((đ, đ) × (đ, đ), đ) and âđ´â0,đż,đž ≤ max{đ1 , đ2 } = đ. From Theorem 12, we conclude that đ´ ∈ đťđź,đż,đž ((đ, đ) × (đ, đ), đ) and âđ´âđź,đż,đž ≤ max {đ(đ − đ)đź , đ(đ − đ)đź+đž } . Theorem 15. Let đ be a real or complex Banach space with the norm â ⋅ âđ , đ, đ, đź, đż be real numbers such that −∞ < đ, đ < ∞, 0 < đź, đż, đź + đż < 1, and đ be a nonnegative constant. The set đťđź,đż ((đ, đ), đ) of all functions satisfying (64) âđ´ (đ )âđ ≤ Theorem 14. The function đ´ ∈ đťđź,đż,đž ((đ, đ) × (đ, đ), đ) is continuous with respect to the Euclidean metric on (đ, đ) × (đ, đ) ⊂ R2 . Proof. Let (đ 0 , đĄ0 ) ∈ (đ, đ) × (đ, đ) and đ be usual metric on R2 . Then, we wish to show that the function đ´ : ((đ, đ) × (đ, đ), đ) → (đ, â ⋅ âđ ) is continuous. It is clear that lim âđ´ (đ + Δđ ) − đ´ (đ )âđ ≤ lim (đ − đ)đź+đż (đ´ + đľ) (đ ) = đ´ (đ ) + đľ (đ ) , (65) √(đ − đ 0 )2 + (đĄ − đĄ0 )2 = 0. (đ ,đĄ) → (đ 0 ,đĄ0 ) (71) đ(Δđ )đż for all đ , đĄ, đ + Δđ ∈ (đ, đ) with Δđ ≥ 0 is a linear space with the usual algebraic operations addition and scalar multiplication đ ((đ , đĄ) , (đ 0 , đĄ0 )) (đ ,đĄ) → (đ 0 ,đĄ0 ) = đ , (đ − đ)đź (đđ´) (đ ) = đđ´ (đ ) , đ ∈ đž, (đž = R đđ đž = C) , (72) and đťđź,đż ((đ, đ), đ) is a Banach space with the norm: Besides, since óľ¨ óľ¨ 0 ≤ óľ¨óľ¨óľ¨đ − đ 0 óľ¨óľ¨óľ¨ ≤ đ ((đ , đĄ) , (đ 0 , đĄ0 )) , óľ¨ óľ¨ 0 ≤ óľ¨óľ¨óľ¨đĄ − đĄ0 óľ¨óľ¨óľ¨ ≤ đ ((đ , đĄ) , (đ 0 , đĄ0 )) , (66) { { âđ´âđź,đż = max { sup (đ − đ)đź âđ´ (đ )âđ , {đ ∈ (đ,đ) { we have by (65) that đ → đ 0 and đĄ → đĄ0 . Thus, since the equalities: óľŠ óľŠóľŠ óľŠóľŠđ´ (đ , đĄ) − đ´ (đ 0 , đĄ0 )óľŠóľŠóľŠđ (67) óľŠ óľŠ = óľŠóľŠóľŠđ´ (đ 0 + đ − đ 0 , đĄ0 + đĄ − đĄ0 ) − đ´ (đ 0 , đĄ0 )óľŠóľŠóľŠđ , óľŠ óľŠóľŠ óľŠóľŠđ´ (đ , đĄ) − đ´ (đ 0 , đĄ0 )óľŠóľŠóľŠđ óľŠ óľŠ = óľŠóľŠóľŠđ´ (đ 0 , đĄ0 ) − đ´ (đ , đĄ)óľŠóľŠóľŠđ óľŠ óľŠ = óľŠóľŠóľŠđ´ (đ + đ 0 − đ , đĄ + đĄ0 − đĄ) − đ´ (đ , đĄ)óľŠóľŠóľŠđ (68) óľŠ óľŠ 0 ≤ óľŠóľŠóľŠđ´ (đ , đĄ) − đ´ (đ 0 , đĄ0 )óľŠóľŠóľŠđ ≤ đź+đž (đĄ0 − đ) óľŠ óľŠ 0 ≤ óľŠóľŠóľŠđ´ (đ , đĄ) − đ´ (đ 0 , đĄ0 )óľŠóľŠóľŠđ ≤ , (đĄ ≥ đĄ0 ) đś0,đż ((đ, đ) , đ) ⊂ đťđź,đż ((đ, đ) , đ) đž óľ¨ óľ¨đż đ (óľ¨óľ¨óľ¨đ 0 − đ óľ¨óľ¨óľ¨ + (đĄ0 − đĄ) ) (đĄ − đ)đź+đž óľŠóľŠ óľŠ óľŠóľŠđ´ (đ , đĄ) − đ´ (đ 0 , đĄ0 )óľŠóľŠóľŠđ = 0. (74) and the inequality (75) hold, where âđ´â0,đż is the norm in the space đś0,đż ((đ, đ), đ). , Since the proofs of Theorems 15–17 are completely similar to that of Theorems 11–14, we leave them to the reader. Lemma 18. Let đ be a real or complex Banach algebra with the norm â ⋅ âđ and define đľđ by đľđ (đ , đĄ) = đ´ 1 (đ , đĄ) đ´ 2 (đ , đĄ) ⋅ ⋅ ⋅ đ´ đ (đ , đĄ) ; hold from (67) and (68), respectively. By (69), we have lim Theorem 17. The inclusion âđ´âđź,đż ≤ max {âđ´â0,đż (đ − đ)đź , âđ´â0,đż (đ − đ)đź+đż } (đĄ < đĄ0 ) (69) (đ ,đĄ) → (đ 0 ,đĄ0 ) where Δđ´ = đ´(đ + Δđ ) − đ´(đ ). Theorem 16. The function đ´ ∈ đťđź,đż ((đ, đ), đ) is continuous with respect to the Euclidean metric on (đ, đ) ⊂ R. hold, there exists the nonnegative constant đ by (28) that the inequalities: đž óľ¨đż óľ¨ đ (óľ¨óľ¨óľ¨đ − đ 0 óľ¨óľ¨óľ¨ + (đĄ − đĄ0 ) ) (73) (đ − đ)đź+đż âΔđ´âđ } sup }, (Δđ )đż đ ,đ +Δđ ∈ (đ,đ) Δđ ≠ 0 } (70) Hence, the function đ´ ∈ đťđź,đż,đž ((đ, đ)×(đ, đ), đ) is continuous at the arbitrary point (đ 0 , đĄ0 ) ∈ (đ, đ)×(đ, đ) which means that it is continuous on (đ, đ) × (đ, đ). đ , đĄ ∈ (đ, đ) , (76) where đ´ đ ∈ đťđźđ ,đżđ ,đž ((đ, đ) × (đ, đ) , đ) , đź1 + đź2 + ⋅ ⋅ ⋅ + đźđ + đž < 1 (đ = 1, 2, . . . , đ) , for đ ≥ 1. (77) Abstract and Applied Analysis 7 Then, if đż = min {đż1 , đż2 , . . . , đżđ } , (đ ≥ 1) , đˇ1 = 1, đˇđ = max {(đ − đ)min{đż1 ,đż2 ,...,đżđ−1 }−đż , (đ − đ)đżđ −đż } , (78) (đ ≥ 2) , đśđ = đˇ1 đˇ2 ⋅ ⋅ ⋅ đˇđ , Furthermore, óľŠ óľŠóľŠ óľŠóľŠđľđ+1 (đ , đĄ)óľŠóľŠóľŠđ óľŠ óľŠ óľŠ óľŠ óľŠ óľŠ = óľŠóľŠóľŠđľđ (đ , đĄ) đ´ đ+1 (đ , đĄ)óľŠóľŠóľŠđ ≤ óľŠóľŠóľŠđľđ (đ , đĄ)óľŠóľŠóľŠđ óľŠóľŠóľŠđ´ đ+1 (đ , đĄ)óľŠóľŠóľŠđ óľŠ óľŠ óľŠóľŠ óľŠóľŠ óľŠóľŠđľđ óľŠóľŠđź1 +đź2 +⋅⋅⋅+đźđ ,đż,đž óľŠóľŠóľŠđ´ đ+1 óľŠóľŠóľŠđźđ+1 ,đżđ+1 ,đž ≤ (đĄ − đ)đź1 +đź2 +⋅⋅⋅+đźđ (đĄ − đ)đźđ+1 (79) ≤ then đľđ ∈ đťđź1 +đź2 +⋅⋅⋅+đźđ ,đż,đž ((đ, đ) × (đ, đ), đ) and óľŠóľŠ óľŠóľŠ óľŠóľŠđľđ óľŠóľŠđź1 +đź2 +⋅⋅⋅+đźđ ,đż,đž óľŠ óľŠ óľŠ óľŠ óľŠ óľŠ ≤ 2đ−1 đśđ óľŠóľŠóľŠđ´ 1 óľŠóľŠóľŠđź1 ,đż1 ,đž óľŠóľŠóľŠđ´ 2 óľŠóľŠóľŠđź2 ,đż2 ,đž ⋅ ⋅ ⋅ óľŠóľŠóľŠđ´ đ óľŠóľŠóľŠđźđ ,đżđ ,đž . (80) Proof. We use the induction method. If đ´ 1 ∈ đťđź1 ,đż1 ,đž ((đ, đ) × (đ, đ), đ), then đż = min {đż1 } = đż1 , đľ1 (đ , đĄ) = đ´ 1 (đ , đĄ) , đľ1 ∈ đťđź1 ,đż1 ,đž ((đ, đ) × (đ, đ) , đ) , (81) óľŠóľŠ óľŠóľŠ óľŠ óľŠ óľŠóľŠđľ1 óľŠóľŠđź1 ,đż1 ,đž = đś1 óľŠóľŠóľŠđ´ 1 óľŠóľŠóľŠđź1 ,đż1 ,đž . Thus, Lemma is true for đ = 1. Assume that if đ´ đ ∈ đťđźđ ,đżđ ,đž ((đ, đ) × (đ, đ) , đ) , (đ = 1, 2, . . . , đ) , (82) đż = min {đż1 , đż2 , . . . , đżđ } , then đľđ ∈ đťđź1 +đź2 +⋅⋅⋅+đźđ ,đż,đž ((đ, đ) × (đ, đ), đ) and óľŠóľŠ óľŠóľŠ óľŠóľŠđľđ óľŠóľŠđź1 +đź2 +⋅⋅⋅+đźđ ,đż,đž óľŠ óľŠ óľŠ óľŠ óľŠ óľŠ ≤ 2đ−1 đśđ óľŠóľŠóľŠđ´ 1 óľŠóľŠóľŠđź1 ,đż1 ,đž óľŠóľŠóľŠđ´ 2 óľŠóľŠóľŠđź2 ,đż2 ,đž ⋅ ⋅ ⋅ óľŠóľŠóľŠđ´ đ óľŠóľŠóľŠđźđ ,đżđ ,đž . (83) óľŠ óľŠóľŠ óľŠóľŠđľđ+1 óľŠóľŠóľŠđź1 +đź2 +⋅⋅⋅+đźđ+1 ,đż,đž óľŠ óľŠ óľŠ óľŠ óľŠ óľŠ ≤ 2 đśđ+1 óľŠóľŠóľŠđ´ 1 óľŠóľŠóľŠđź1 ,đż1 ,đž óľŠóľŠóľŠđ´ 2 óľŠóľŠóľŠđź2 ,đż2 ,đž ⋅ ⋅ ⋅ óľŠóľŠóľŠđ´ đ+1 óľŠóľŠóľŠđźđ+1 ,đżđ+1 ,đž . (84) đ (87) for all đ , đĄ ∈ (đ, đ). Since đˇđ = 1 for all đ ∈ N, đśđ = 1. So, we have óľŠ óľŠ óľŠ óľŠ 2đ đśđ+1 óľŠóľŠóľŠđ´ 1 óľŠóľŠóľŠđź1 ,đż1 ,đž ⋅ ⋅ ⋅ óľŠóľŠóľŠđ´ đ+1 óľŠóľŠóľŠđźđ+1 ,đżđ+1 ,đž óľŠóľŠ óľŠóľŠ (88) óľŠóľŠđľđ+1 (đ , đĄ)óľŠóľŠđ ≤ (đĄ − đ)đź1 +đź2 +⋅⋅⋅+đźđ+1 from (87). Additionally, óľŠóľŠ óľŠ óľŠóľŠΔđľđ+1 óľŠóľŠóľŠđ óľŠ = óľŠóľŠóľŠđľđ (đ + Δđ , đĄ + ΔđĄ) đ´ đ+1 (đ + Δđ , đĄ + ΔđĄ) óľŠ −đľđ (đ , đĄ) đ´ đ+1 (đ , đĄ)óľŠóľŠóľŠđ óľŠ óľŠ = óľŠóľŠóľŠ(Δđľđ ) đ´ đ+1 (đ + Δđ , đĄ + ΔđĄ) + đľđ (đ , đĄ) Δđ´ đ+1 óľŠóľŠóľŠđ óľŠ óľŠ óľŠ óľŠ ≤ óľŠóľŠóľŠΔđľđ óľŠóľŠóľŠđ óľŠóľŠóľŠđ´ đ+1 (đ + Δđ , đĄ + ΔđĄ)óľŠóľŠóľŠđ óľŠ óľŠ óľŠ óľŠ + óľŠóľŠóľŠđľđ (đ , đĄ)óľŠóľŠóľŠđ óľŠóľŠóľŠΔđ´ đ+1 óľŠóľŠóľŠđ . (89) óľŠóľŠ óľŠ óľŠóľŠΔđľđ+1 óľŠóľŠóľŠđ ≤ óľŠ óľŠ óľŠóľŠ óľŠóľŠ óľŠóľŠđľđ óľŠóľŠđź1 +đź2 +⋅⋅⋅+đźđ ,đż,đž óľŠóľŠóľŠđ´ đ+1 óľŠóľŠóľŠđźđ+1 ,đżđ+1 ,đž (|Δđ |đż + (ΔđĄ)đž ) (đĄ − đ)đź1 +đź2 +⋅⋅⋅+đźđ +đž (đĄ + ΔđĄ − đ)đźđ+1 óľŠ óľŠ óľŠóľŠ óľŠóľŠ óľŠóľŠđľđ óľŠóľŠđź1 +đź2 +⋅⋅⋅+đźđ ,đż,đž óľŠóľŠóľŠđ´ đ+1 óľŠóľŠóľŠđźđ+1 ,đżđ+1 ,đž (|Δđ |đżđ+1 +(ΔđĄ)đž ) + (đĄ − đ)đź1 +đź2 +⋅⋅⋅+đźđ (đĄ − đ)đźđ+1 +đž ≤ óľŠ óľŠ óľŠ óľŠ 2đ−1 đśđ óľŠóľŠóľŠđ´ 1 óľŠóľŠóľŠđź1 ,đż1 ,đž ⋅ ⋅ ⋅ óľŠóľŠóľŠđ´ đ+1 óľŠóľŠóľŠđźđ+1 ,đżđ+1 ,đž (|Δđ |đż + (ΔđĄ)đž ) (đĄ − đ)đź1 +đź2 +⋅⋅⋅+đźđ+1 +đž + Then, = đľđ (đ , đĄ) đ´ đ+1 (đ , đĄ) . (đĄ − đ)đź1 +đź2 +⋅⋅⋅+đźđ+1 By (89) and (83), we get Now, let đ´ đ ∈ đťđźđ ,đżđ ,đž ((đ, đ) × (đ, đ), đ), (đ = 1, 2, . . . , đ + 1) and đż = min{đż1 , đż2 , . . . , đżđ+1 }. Then, we must show that đľđ+1 ∈ đťđź1 +đź2 +⋅⋅⋅+đźđ+1 ,đż,đž ((đ, đ) × (đ, đ), đ) and đľđ+1 (đ , đĄ) = đ´ 1 (đ , đĄ) đ´ 2 (đ , đĄ) ⋅ ⋅ ⋅ đ´ đ (đ , đĄ) đ´ đ+1 (đ , đĄ) óľŠ óľŠ óľŠ óľŠ 2đ−1 đśđ óľŠóľŠóľŠđ´ 1 óľŠóľŠóľŠđź1 ,đż1 ,đž ⋅ ⋅ ⋅ óľŠóľŠóľŠđ´ đ+1 óľŠóľŠóľŠđźđ+1 ,đżđ+1 ,đž (85) óľŠ óľŠ óľŠ óľŠ 2đ−1 đśđ óľŠóľŠóľŠđ´ 1 óľŠóľŠóľŠđź1 ,đż1 ,đž ⋅ ⋅ ⋅ óľŠóľŠóľŠđ´ đ+1 óľŠóľŠóľŠđźđ+1 ,đżđ+1 ,đž (|Δđ |đżđ+1 +(ΔđĄ)đž ) (đĄ − đ)đź1 +đź2 +⋅⋅⋅+đźđ+1 +đž , (90) where đż = min{đż1 , đż2 , . . . , đżđ }. Thus, we conclude that óľŠ óľŠóľŠ óľŠóľŠΔđľđ+1 óľŠóľŠóľŠđ (1) If đ − đ ≤ 1, then we have from 0 ≤ |Δđ | < đ − đ ≤ 1 that đżđ+1 |Δđ | min{đż1 ,đż2 ,...,đżđ } , |Δđ | đż ≤ |Δđ | ; đż = min {đż1 , đż2 , . . . , đżđ+1 } . (86) ≤ óľŠ óľŠ óľŠ óľŠ 2đ đśđ+1 óľŠóľŠóľŠđ´ 1 óľŠóľŠóľŠđź1 ,đż1 ,đž ⋅ ⋅ ⋅ óľŠóľŠóľŠđ´ đ+1 óľŠóľŠóľŠđźđ+1 ,đżđ+1 ,đž (|Δđ |đż + (ΔđĄ)đž ) (đĄ − đ)đź1 +đź2 +⋅⋅⋅+đźđ+1 +đž from (86) and (90), where đż = min{đż1 , đż2 , . . . , đżđ+1 }. (91) 8 Abstract and Applied Analysis (2) If đ − đ > 1, then 1 < đˇđ+1 , and since đśđ+1 = đśđ đˇđ+1 for all đ ∈ N, we have 1 ≤ đśđ < đśđ+1 . That is, (88) is obtained from (87). Besides, (i) if 0 ≤ |Δđ | < 1, then (91) is derived from (86) and (90). (ii) If 1 ≤ |Δđ | < đ − đ, since 0 < |Δđ |/(đ − đ) < 1, we get |Δđ |đżđ+1 ≤ (đ − đ)đżđ+1 −đż |Δđ |đż , min{đż1 ,đż2 ,...,đżđ } |Δđ | ≤ (đ − đ) min{đż1 ,đż2 ,...,đżđ }−đż đż |Δđ | , (92) is bounded with óľŠóľŠ óľŠóľŠ óľŠóľŠđ2 óľŠóľŠ ≤ đ (đź2 ) âđ´âđź1 ,đż1 ,đž1 , that is, đ2 ∈ đľ(đťđź2 ,đż2 ((đ, đ), đ), đťđź1 ,đž1 ((đ, đ), đ)). (iii) Suppose that đź1 + đź2 + đž1 and đź1 + đż1 < 1. Then, the operator đ3 : đťđź2 ,đż2 ((đ, đ) , đ) ół¨→ đťđź1 ,đż1 ((đ, đ) , đ) đ đ đˇđ+1 = max {(đ − đ)min{đż1 ,đż2 ,...,đżđ }−đż , (đ − đ)đżđ+1 −đż } . óľŠóľŠ óľŠ óľŠóľŠđľđ+1 óľŠóľŠóľŠđź1 +đź2 +⋅⋅⋅+đźđ+1 ,đż,đž óľŠ óľŠ óľŠ óľŠ óľŠ óľŠ ≤ 2đ đśđ+1 óľŠóľŠóľŠđ´ 1 óľŠóľŠóľŠđź1 ,đż1 ,đž óľŠóľŠóľŠđ´ 2 óľŠóľŠóľŠđź2 ,đż2 ,đž ⋅ ⋅ ⋅ óľŠóľŠóľŠđ´ đ+1 óľŠóľŠóľŠđźđ+1 ,đżđ+1 ,đž . (94) đ ∈ (đ, đ) (102) is bounded with óľŠóľŠ óľŠóľŠ óľŠóľŠđ3 óľŠóľŠ ≤ đ (đź1 , đź2 , đż1 , đž1 ) âđ´âđź1 ,đż1 ,đž1 , đ (đ) = Theorem 19. Let đ be a real or complex Banach algebra with the norm â ⋅ âđ and đ´ ∈ đťđź1 ,đż1 ,đž1 ((đ, đ) × (đ, đ), đ). (i) Then, the integral operator đ1 : đś0,đź2 ((đ, đ) , đ) ół¨→ đś0,đż1 ((đ, đ) , đ) (95) defined by đ đ (đ − đ)1−đ , 1−đ (104) đ (đ, đ) = max {đ (đ) , đ (đ + đ)} , 2.2. Some Bounded Linear Integral Operators on the Spaces đťđź,đż,đž ((đ,đ) × (đ,đ), đ) and đťđź,đż ((đ,đ) × (đ,đ), đ). Hereafter, by đśđ , we mean the constant defined by (79), and, by the integral of the Banach valued functions, we mean the Bochner integral unless stated otherwise. đ ∈ đś0,đź2 ((đ, đ) , đ) , đ ∈ (đ, đ) (96) is bounded with óľŠóľŠ óľŠóľŠ óľŠóľŠđ1 óľŠóľŠ ≤ đ (đź1 , đž1 ) âđ´âđź1 ,đż1 ,đž1 , (97) that is, đ1 ∈ đľ(đś0,đź2 ((đ, đ), đ), đś0,đż1 ((đ, đ), đ)). (ii) The operator đ (đĽ, đŚ, đ§, đĄ) = max {(đ − đ)đĽ đ (đĽ + đŚ) , (đ − đ)đĽ+đ§ đ (đĽ + đŚ + đĄ)} (106) for all the real numbers đ, đ, đ, đĽ, đŚ, đ§, đĄ such that đ ≠ 1. Proof. (i) We have óľŠ óľŠ âđ´âđź1 ,đż1 ,đž1 óľŠóľŠóľŠđóľŠóľŠóľŠ0,đź2 óľŠ óľŠóľŠ , óľŠóľŠđ´ (đ , đĄ) đ (đĄ)óľŠóľŠóľŠđ ≤ (đĄ − đ)đź1 óľŠ óľŠ âđ´âđź1 ,đż1 ,đž1 óľŠóľŠóľŠđóľŠóľŠóľŠ0,đź2 (Δđ )đż1 óľŠóľŠ óľŠóľŠ + Δđ , đĄ) − đ´ đĄ)] đ ≤ (đ , (đĄ)óľŠóľŠđ óľŠóľŠ[đ´ (đ (đĄ − đ)đź1 +đž1 (107) for all đ´ ∈ đťđź1 ,đż1 ,đž1 ((đ, đ) × (đ, đ), đ), đ ∈ đś0,đź2 ((đ, đ), đ) and đ , đĄ, đ + Δđ ∈ (đ, đ) with Δđ ≥ 0. By (107), it is obtained that đ đđĄ óľŠ óľŠ óľŠ óľŠóľŠ óľŠóľŠ(đ1 đ) (đ )óľŠóľŠóľŠđ ≤ âđ´âđź1 ,đż1 ,đž1 óľŠóľŠóľŠđóľŠóľŠóľŠ0,đź2 ∫ đź1 đ (đĄ − đ) óľŠ óľŠ = đ (đź1 ) âđ´âđź1 ,đż1 ,đž1 óľŠóľŠóľŠđóľŠóľŠóľŠ0,đź2 , đ óľŠ óľŠ ≤ âđ´âđź1 ,đż1 ,đž1 óľŠóľŠóľŠđóľŠóľŠóľŠ0,đź2 (Δđ )đż1 ∫ (98) đ defined by (đ2 đ) (đ ) = ∫ đ´ (đĄ, đ ) đ (đĄ) đđĄ; đ (105) óľŠóľŠ óľŠ óľŠóľŠΔ (đ1 đ)óľŠóľŠóľŠđ đ2 : đťđź2 ,đż2 ((đ, đ) , đ) ół¨→ đťđź1 ,đž1 ((đ, đ) , đ) đ (103) that is, đ3 ∈ đľ(đťđź2 ,đż2 ((đ, đ), đ), đťđź1 ,đż1 ((đ, đ), đ)), where the constants đ(đ), đ(đ, đ), and đ(đĽ, đŚ, đ§, đĄ) are given by So, Lemma 18 holds for all đ ∈ N. (đ1 đ) (đ ) = ∫ đ´ (đ , đĄ) đ (đĄ) đđĄ; đ ∈ đťđź2 ,đż2 ((đ, đ) , đ) , (93) Since 1 < đˇđ+1 , (91) is derived from (90). By (1) and (2), we show that (88) and (91) hold. Therefore, đľđ+1 ∈ đťđź1 +đź2 +⋅⋅⋅+đźđ+1 ,đż,đž ((đ, đ) × (đ, đ), đ) and (101) defined by (đ3 đ) (đ ) = ∫ đ´ (đ , đĄ) đ (đĄ) đđĄ; by taking |Δđ |/(đ − đ) instead of |Δđ | in (86). Let (100) óľŠ óľŠ = đ (đź1 + đž1 ) âđ´âđź1 ,đż1 ,đž1 óľŠóľŠóľŠđóľŠóľŠóľŠ0,đź2 (Δđ )đż1 đ ∈ đťđź2 ,đż2 ((đ, đ) , đ) , đ ∈ (đ, đ) (99) đđĄ (đĄ − đ)đź1 +đž1 (108) such that Δ (đ1 đ) = (đ1 đ) (đ + Δđ ) − (đ1 đ) (đ ) . (109) Abstract and Applied Analysis 9 Thus, it is concluded from (108) that đ1 đ ∈ đś0,đż1 ((đ, đ), đ) and óľŠ óľŠ óľŠ óľŠóľŠ óľŠóľŠđ1 đóľŠóľŠóľŠđż1 ≤ đ (đź1 , đž1 ) âđ´âđź1 ,đż1 ,đž1 óľŠóľŠóľŠđóľŠóľŠóľŠ0,đź2 . (110) Besides, the norm of đ1 holds the inequality óľŠóľŠ óľŠóľŠ óľŠóľŠđ1 óľŠóľŠ = óľŠ óľŠ sup óľŠóľŠóľŠđ1 đóľŠóľŠóľŠđż1 ≤ đ (đź1 , đž1 ) âđ´âđź1 ,đż1 ,đž1 âđâ0,đź2 =1 (111) from (110). Also, since đ1 is linear, it is an element of the space đľ(đś0,đź2 ((đ, đ), đ), đś0,đż1 ((đ, đ), đ)). On the other hand: (ii) The inequalities óľŠ óľŠ âđ´âđź1 ,đż1 ,đž1 óľŠóľŠóľŠđóľŠóľŠóľŠđź2 ,đż2 óľŠ óľŠ óľŠ óľŠóľŠ , óľŠóľŠđ´ (đĄ, đ ) đ (đĄ)óľŠóľŠóľŠđ ≤ âđ´ (đĄ, đ )âđ óľŠóľŠóľŠđ (đĄ)óľŠóľŠóľŠđ ≤ (đ − đ)đź1 (đĄ − đ)đź2 (112) óľŠ óľŠóľŠ óľŠóľŠ[đ´ (đĄ, đ + Δđ ) − đ´ (đĄ, đ )] đ (đĄ)óľŠóľŠóľŠđ óľŠ óľŠ ≤ âđ´ (đĄ, đ + Δđ ) − đ´ (đĄ, đ )âđ óľŠóľŠóľŠđ (đĄ)óľŠóľŠóľŠđ óľŠ óľŠ âđ´âđź1 ,đż1 ,đž1 óľŠóľŠóľŠđóľŠóľŠóľŠđź2 ,đż2 (Δđ )đž1 ≤ (đĄ − đ)đź2 (đ − đ)đź1 +đž1 for all đ ∈ đťđź2 ,đż2 ((đ, đ), đ), đ , đĄ, đ + Δđ ∈ (đ, đ) with Δđ ≥ 0. By (118), óľŠ óľŠóľŠ óľŠóľŠ(đ3 đ) (đ )óľŠóľŠóľŠđ đ óľŠ óľŠ ≤ ∫ óľŠóľŠóľŠđ´ (đ , đĄ) đ (đĄ)óľŠóľŠóľŠđ đđĄ đ óľŠ óľŠóľŠ óľŠóľŠ(đ2 đ) (đ )óľŠóľŠóľŠđ (114) = đ đ óľŠ óľŠ ≤ âđ´âđź1 ,đż1 ,đž1 óľŠóľŠóľŠđóľŠóľŠóľŠđź2 ,đż2 (Δđ )đż1 ∫ đ đđĄ ∫ đź2 đ (đĄ − đ) (115) , where Δ(đ2 đ) = (đ2 đ)(đ + Δđ ) − (đ2 đ)(đ ). By usage of (114) and (115), we get that đ2 đ ∈ đťđź1 ,đž1 ((đ, đ), đ) and óľŠóľŠ óľŠ óľŠ óľŠ óľŠóľŠđ2 đóľŠóľŠóľŠđź1 ,đž1 ≤ đ (đź2 ) âđ´âđź1 ,đż1 ,đž1 óľŠóľŠóľŠđóľŠóľŠóľŠđź2 ,đż2 . óľŠ óľŠ (đ − đ)đź1 +đż1 đ (đź1 + đź2 + đž1 ) âđ´âđź1 ,đż1 ,đž1 óľŠóľŠóľŠđóľŠóľŠóľŠđź2 ,đż2 (Δđ )đż1 (đ − đ)đź1 +đż1 óľŠ óľŠ sup óľŠóľŠóľŠđ2 đóľŠóľŠóľŠđź1 ,đž1 ≤ đ (đź2 ) âđ´âđź1 ,đż1 ,đž1 âđâđź2 ,đż2 =1 . (121) Thus, we have by (119) and (121) that đ3 đ ∈ đťđź1 ,đż1 ((đ, đ), đ) and óľŠ óľŠ óľŠ óľŠóľŠ óľŠóľŠđ3 đóľŠóľŠóľŠđź1 ,đż1 ≤ đ (đź1 , đź2 , đż1 , đž1 ) âđ´âđź1 ,đż1 ,đž1 óľŠóľŠóľŠđóľŠóľŠóľŠđź2 ,đż2 . (122) So, by (122), đ3 is a bounded linear operator and also óľŠóľŠ óľŠóľŠ óľŠóľŠđ3 óľŠóľŠ = óľŠ óľŠ sup óľŠóľŠóľŠđ3 đóľŠóľŠóľŠđź1 ,đż1 ≤ đ (đź1 , đź2 , đż1 , đž1 ) âđ´âđź1 ,đż1 ,đž1 . âđâđź 2 ,đż2 =1 (123) (116) Therefore, đ3 ∈ đľ(đťđź2 ,đż2 ((đ, đ), đ), đťđź1 ,đż1 ((đ, đ), đ)). Thus, đ2 is bounded with óľŠóľŠ óľŠóľŠ óľŠóľŠđ2 óľŠóľŠ = đđĄ (đĄ − đ)đź1 +đź2 +đž1 đ óľŠ óľŠ đ (đź2 ) âđ´âđź1 ,đż1 ,đž1 óľŠóľŠóľŠđóľŠóľŠóľŠđź2 ,đż2 (Δđ )đž1 (đ − đ)đź1 +đž1 (120) óľŠ óľŠ ≤ ∫ óľŠóľŠóľŠ[đ´ (đ + Δđ , đĄ) − đ´ (đ , đĄ)] đ (đĄ)óľŠóľŠóľŠđ đđĄ đ ≤ (đ − đ)đź1 +đž1 Δ (đ3 đ) = (đ3 đ) (đ + Δđ ) − (đ3 đ) (đ ) , and by taking óľŠ óľŠóľŠ óľŠóľŠΔ (đ3 đ)óľŠóľŠóľŠđ óľŠóľŠ óľŠ óľŠóľŠΔ (đ2 đ)óľŠóľŠóľŠđ ≤ (119) óľŠ óľŠ ≤ âđ´âđź1 ,đż1 ,đž1 óľŠóľŠóľŠđóľŠóľŠóľŠđź2 ,đż2 ∫ and by (113), óľŠ óľŠ âđ´âđź1 ,đż1 ,đž1 óľŠóľŠóľŠđóľŠóľŠóľŠđź2 ,đż2 (Δđ )đž1 đ đđĄ đź +đź đ (đĄ − đ) 1 2 óľŠ óľŠ (đ − đ)đź1 đ (đź1 + đź2 ) âđ´âđź1 ,đż1 ,đž1 óľŠóľŠóľŠđóľŠóľŠóľŠđź2 ,đż2 ≤ , (đ − đ)đź1 (113) hold for all đ´ ∈ đťđź1 ,đż1 ,đž1 ((đ, đ) × (đ, đ), đ), đ ∈ đťđź2 ,đż2 ((đ, đ), đ), đ , đĄ, đ + Δđ ∈ (đ, đ) with Δđ ≥ 0. So, by (112), óľŠ óľŠ âđ´âđź1 ,đż1 ,đž1 óľŠóľŠóľŠđóľŠóľŠóľŠđź2 ,đż2 đ đđĄ ≤ ∫ đź1 đź2 (đ − đ) đ (đĄ − đ) óľŠ óľŠ đ (đź2 ) âđ´âđź1 ,đż1 ,đž1 óľŠóľŠóľŠđóľŠóľŠóľŠđź2 ,đż2 = (đ − đ)đź1 from (116). Furthermore đ2 is linear, and, hence, đ2 ∈ đľ(đťđź2 ,đż2 ((đ, đ), đ), đťđź1 ,đž1 ((đ, đ), đ)). (iii) It is clear that óľŠ óľŠ âđ´âđź1 ,đż1 ,đž1 óľŠóľŠóľŠđóľŠóľŠóľŠđź2 ,đż2 óľŠóľŠ óľŠóľŠ óľŠóľŠ óľŠóľŠ , óľŠóľŠđ´ (đ , đĄ) đ (đĄ)óľŠóľŠđ ≤ âđ´ (đ , đĄ)âđ óľŠóľŠđ (đĄ)óľŠóľŠđ ≤ (đĄ − đ)đź1 +đź2 óľŠ óľŠóľŠ óľŠóľŠ[đ´ (đ + Δđ , đĄ) − đ´ (đ , đĄ)] đ (đĄ)óľŠóľŠóľŠđ óľŠ óľŠ ≤ âđ´ (đ + Δđ , đĄ) − đ´ (đ , đĄ)âđ óľŠóľŠóľŠđ (đĄ)óľŠóľŠóľŠđ óľŠ óľŠ âđ´âđź1 ,đż1 ,đž1 óľŠóľŠóľŠđóľŠóľŠóľŠđź2 ,đż2 (Δđ )đż1 ≤ (đĄ − đ)đź1 +đź2 +đž1 (118) (117) Hereafter, by đ(đ), đ(đ, đ), and đ(đĽ, đŚ, đ§, đĄ) for all the real numbers đ, đ, đ, đĽ, đŚ, đ§, đĄ with đ ≠ 1, we denote the constants given by (104), (105), and (106), respectively. 10 Abstract and Applied Analysis Theorem 20. Let đ be a real or complex Banach algebra with the norm â ⋅ âđ and đ´ ∈ đťđź1 ,đż1 ,đž1 ((đ, đ) × (đ, đ), đ) such that đž2 < đż1 . Then, đ given by (đđľ) (đ 1 , đ 2 ) đ = ∫ đ´ (đ 1 , đĄ) đľ (đĄ, đ 2 ) đđĄ; đ đľ ∈ đťđź2 ,đż2 ,đž2 ((đ, đ) × (đ, đ) , đ) , (124) for all Δđ 2 ≥ 0 and đĄ, đ 1 , đ 2 , đ 1 + Δđ 1 , đ 2 + Δđ 2 ∈ (đ, đ). Since ΔđˇđĄ = [(Δ 1,đĄ đ´) đľ (đĄ, đ 2 + Δđ 2 ) + đ´ (đ 1 , đĄ) Δ đĄ,2 đľ] , we have óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨đż1 óľ¨óľ¨Δđ 1 óľ¨óľ¨ óľŠ óľŠóľŠ đž óľŠóľŠΔđˇđĄ óľŠóľŠóľŠđ ≤ (đ − đ) 2 đ1 đź +đž đź1 +đž1 (đ 2 − đ) 2 2 (đĄ − đ) đž2 + đ1 đ 1 , đ 2 ∈ (đ, đ) is a linear operator from đťđź2 ,đż2 ,đž2 ((đ, đ) × (đ, đ), đ) into đťđź2 ,đż1 ,đž2 ((đ, đ) × (đ, đ), đ), and, also, đ is bounded with âđâ ≤ đâđ´âđź1 ,đż1 ,đž1 , (125) (Δđ 2 ) đ = max {đ (đź1 ) , max {(đ − đ) đ (đź1 + đž1 ) , đ (đź1 )}} . (126) đĄ ∈ (đ, đ) âΔ (đđľ)âđ ≤ đž óľ¨ óľ¨đż đ2 âđ´âđź1 ,đż1 ,đž1 âđľâđź2 ,đż2 ,đž2 (óľ¨óľ¨óľ¨Δđ 1 óľ¨óľ¨óľ¨ 1 + (Δđ 2 ) 2 ) đź2 +đž2 (đ 2 − đ) ≤ âđ´âđź1 ,đż1 ,đž1 âđľâđź2 ,đż2 ,đž2 đź2 (đĄ − đ)đź1 (đ 2 − đ) ; đ 1 , đ 2 , đĄ ∈ (đ, đ) , (128) đ Lebesgue integral ∫đ âđśđ 1 ,đ 2 (đĄ)âđ đđĄ exists, and, so, Bochner integral in (124) exists by Theorem 8. Now, by taking đ1 = âđ´âđź1 ,đż1 ,đž1 âđľâđź2 ,đż2 ,đž2 , we get óľŠóľŠ óľŠ óľŠóľŠ(đđľ) (đ 1 , đ 2 )óľŠóľŠóľŠđ = đ đ1 đđĄ ∫ đź2 đź1 (đ 2 − đ) đ (đĄ − đ) (129) where đ2 = max{(đ − đ) đ(đź1 + đž1 ), đ(đź1 )}. Since max{đ(đź1 ), đ2 } = đ, it is found by (129) and (135) that đâđ´âđź1 ,đż1 ,đž1 âđľâđź2 ,đż2 ,đž2 óľŠóľŠ óľŠ , óľŠóľŠ(đđľ) (đ 1 , đ 2 )óľŠóľŠóľŠđ ≤ đź (đ 2 − đ) 2 . (136) Hence, by (136), đđľ ∈ đťđź2 ,đż1 ,đž2 ((đ, đ) × (đ, đ), đ) and âđđľâđź2 ,đż1 ,đž2 ≤ đâđ´âđź1 ,đż1 ,đž1 âđľâđź2 ,đż2 ,đž2 . (137) That is, đ is bounded by (137) and âđâ = sup âđľâđź2 ,đż2 ,đž2 =1 âđđľâđź2 ,đż1 ,đž2 ≤ đâđ´âđź1 ,đż1 ,đž1 . (138) Clearly, đ is linear. So, đ ∈ đľ(đťđź2 ,đż2 ,đž2 ((đ, đ), đ), đťđź2 ,đż1 ,đž2 ((đ, đ) × (đ, đ), đ)). Theorem 21. Let đ be a real or complex Banach algebra and define the function đ´ by đ´ đ ∈ đťđźđ ,đżđ ,đž ((đ, đ) × (đ, đ) , đ) from (128). Let define đż = min {đż1 , đż2 , . . . , đżđ } , đˇđĄ (đ 1 , đ 2 ) = đ´ (đ 1 , đĄ) đľ (đĄ, đ 2 ) , đ , đĄ ∈ (đ, đ) (139) ∀đ ∈ {1, 2, . . . , đ} , đź1 + đź2 + ⋅ ⋅ ⋅ + đźđ + đž < 1 with đ ∈ N. (140) (130) (i) Then, the linear Fredholm integral equation of the form Δ 1,đĄ đ´ = đ´ (đ 1 + Δđ 1 , đĄ) − đ´ (đ 1 , đĄ) , Δ (đđľ) = (đđľ) (đ 1 + Δđ 1 , đ 2 + Δđ 2 ) − (đđľ) (đ 1 , đ 2 ) , đź2 +đž2 (đ 2 − đ) such that đź2 (đ 2 − đ) Δ đĄ,2 đľ = đľ (đĄ, đ 2 + Δđ 2 ) − đľ (đĄ, đ 2 ) , âΔ (đđľ)âđ ≤ đž óľ¨ óľ¨đż đâđ´âđź1 ,đż1 ,đž1 âđľâđź2 ,đż2 ,đž2 (óľ¨óľ¨óľ¨Δđ 1 óľ¨óľ¨óľ¨ 1 + (Δđ 2 ) 2 ) đ´ (đ , đĄ) = đ´ 1 (đ , đĄ) đ´ 2 (đ , đĄ) ⋅ ⋅ ⋅ đ´ đ (đ , đĄ) ; đ (đź1 ) đ1 ΔđˇđĄ = đˇđĄ (đ 1 + Δđ 1 , đ 2 + Δđ 2 ) − đˇđĄ (đ 1 , đ 2 ) , (135) 2.3. The Solutions of the Linear Fredholm Integral Equations in the Spaces đťđź,đż,đž ((đ,đ) × (đ,đ), đ) and đťđź,đż ((đ,đ) × (đ,đ), đ). We have the following. đ óľŠ óľŠ ≤ ∫ óľŠóľŠóľŠóľŠđśđ 1 ,đ 2 (đĄ)óľŠóľŠóľŠóľŠđ đđĄ đ ≤ , đž2 (127) is continuous for each đ 1 , đ 2 ∈ (đ, đ). Therefore, the function đśđ 1 ,đ 2 : (đ, đ) → đ is strongly measurable by Theorem 4, and, hence, the function âđśđ 1 ,đ 2 âđ : (đ, đ) → R is Lebesgue measurable from Theorem 5. Since óľŠóľŠóľŠđś (đĄ)óľŠóľŠóľŠ = óľŠóľŠóľŠđ´ (đ , đĄ) đľ (đĄ, đ )óľŠóľŠóľŠ óľŠóľŠ đ 1 ,đ 2 óľŠóľŠđ óľŠ 1 2 óľŠđ . đ Proof. The function đśđ 1 ,đ 2 given by đśđ 1 ,đ 2 (đĄ) = đ´ (đ 1 , đĄ) đľ (đĄ, đ 2 ) , (134) So, we obtain âΔ(đđľ)âđ ≤ ∫đ âΔđˇđĄ âđ đđĄ which yields where đž2 đź2 +đž2 (đĄ − đ)đź1 (đ 2 − đ) (133) đ (131) (132) đ (đ ) = đ (đ ) + đ ∫ đ´ (đ , đĄ) đ (đĄ) đđĄ đ has a unique solution đ in the space đś0,đż ((đ, đ), đ) with (141) Abstract and Applied Analysis 11 1 óľŠóľŠ óľŠóľŠ óľŠóľŠ óľŠóľŠ óľŠđóľŠ , óľŠóľŠđóľŠóľŠđż ≤ óľŠ óľŠ óľŠ óľŠ óľŠ óľŠ 1 − |đ| 2đ−1 đśđ đ (đź1 + đź2 + ⋅ ⋅ ⋅ + đźđ , đž) óľŠóľŠóľŠđ´ 1 óľŠóľŠóľŠđź1 ,đż1 ,đž óľŠóľŠóľŠđ´ 2 óľŠóľŠóľŠđź2 ,đż2 ,đž ⋅ ⋅ ⋅ óľŠóľŠóľŠđ´ đ óľŠóľŠóľŠđźđ ,đżđ ,đž óľŠ óľŠđż (142) where đ ∈ đś0,đż ((đ, đ), đ) and đ is a real or complex parameter satisfying the inequality: |đ| < 2đ−1 đśđ đ (đź1 1 . óľŠ óľŠ óľŠóľŠ óľŠóľŠ óľŠ óľŠ + đź2 + ⋅ ⋅ ⋅ + đźđ , đž) óľŠóľŠđ´ 1 óľŠóľŠđź1 ,đż1 ,đž óľŠóľŠóľŠđ´ 2 óľŠóľŠóľŠđź2 ,đż2 ,đž ⋅ ⋅ ⋅ óľŠóľŠóľŠđ´ đ óľŠóľŠóľŠđźđ ,đżđ ,đž (ii) The solution of the equation đ đ (đ ) = đ (đ ) + đ ∫ đ´ (đĄ, đ ) đ (đĄ) đđĄ đ Proof. (ii) Equation (144) may be rewritten as đ đ (đ ) − đ ∫ đ´ (đĄ, đ ) đ (đĄ) đđĄ = đ (đ ) (144) đ óľŠóľŠ óľŠóľŠ óľŠóľŠđóľŠóľŠđź1 +đź2 +⋅⋅⋅+đźđ ,đž (145) where đ ∈ đťđź1 +đź2 +⋅⋅⋅+đźđ ,đž ((đ, đ), đ), đ is a real or complex parameter satisfying the inequality: |đ| < đ ∈ đťđź1 +đź2 +⋅⋅⋅+đźđ ,đž ((đ, đ) , đ) , (154) âđ´âđź1 +đź2 +⋅⋅⋅+đźđ ,đż,đž óľŠ óľŠ óľŠ óľŠ óľŠ óľŠ ≤ 2đ−1 đśđ óľŠóľŠóľŠđ´ 1 óľŠóľŠóľŠđź1 ,đż1 ,đž óľŠóľŠóľŠđ´ 2 óľŠóľŠóľŠđź2 ,đż2 ,đž ⋅ ⋅ ⋅ óľŠóľŠóľŠđ´ đ óľŠóľŠóľŠđźđ ,đżđ ,đž . (148) óľŠ óľŠ óľŠ óľŠ óľŠ óľŠ × óľŠóľŠóľŠđ´ 1 óľŠóľŠóľŠđź1 ,đż1 ,đž óľŠóľŠóľŠđ´ 2 óľŠóľŠóľŠđź2 ,đż2 ,đž ⋅ ⋅ ⋅ óľŠóľŠóľŠđ´ đ óľŠóľŠóľŠđźđ ,đżđ ,đž . ół¨→ đťđź1 +đź2 +⋅⋅⋅+đźđ ,đž ((đ, đ) , đ) (150) (157) Since âđđâ < 1 by (146), the inverse operator (đź − đđ)−1 : đťđź1 +đź2 +⋅⋅⋅+đźđ ,đž ((đ, đ) , đ) and đ is a real or complex parameter satisfying (156) from (117), and so âđđâ ≤ |đ| 2đ−1 đśđ đ (đź1 + ⋅ ⋅ ⋅ + đźđ ) (149) (155) Also, we derive by Theorem 19 that đ ∈ đľ(đťđź1 +đź2 +⋅⋅⋅+đźđ ,đž ((đ, đ), đ), đťđź1 +đź2 +⋅⋅⋅+đźđ ,đž ((đ, đ), đ)) and âđâ ≤ âđ´âđź1 +đź2 +⋅⋅⋅+đźđ ,đż,đž đ (đź1 + ⋅ ⋅ ⋅ + đźđ ) where đ ∈ đťđź1 +đź2 +⋅⋅⋅+đźđ ,đż ((đ, đ), đ), 1 . 2đ−1 đśđ đž (153) and đź is an identity operator on đťđź1 +đź2 +⋅⋅⋅+đźđ ,đž ((đ, đ), đ). By Lemma 18, we have that đ´ ∈ đťđź1 +đź2 +⋅⋅⋅+đźđ ,đż,đž ((đ, đ) × (đ, đ), đ) and Then, (141) has a unique solution đ in the space đťđź1 +đź2 +⋅⋅⋅+đźđ ,đż ((đ, đ), đ) such that |đ| < (152) where đ is defined by (146) 2 (đź1 + đź2 + ⋅ ⋅ ⋅ + đźđ ) + đž and đź1 + đź2 + ⋅ ⋅ ⋅ + đźđ + đż < 1. (147) óľŠ óľŠ óľŠ óľŠ óľŠ óľŠ × óľŠóľŠóľŠđ´ 1 óľŠóľŠóľŠđź1 ,đż1 ,đž óľŠóľŠóľŠđ´ 2 óľŠóľŠóľŠđź2 ,đż2 ,đž ⋅ ⋅ ⋅ óľŠóľŠóľŠđ´ đ óľŠóľŠóľŠđźđ ,đżđ ,đž , (đź − đđ) đ = đ, đ (iii) Suppose that đž = đ (đź1 + đź2 + ⋅ ⋅ ⋅ + đźđ , đź1 + đź2 + ⋅ ⋅ ⋅ + đźđ , đż, đž) đ ∈ (đ, đ) which yields (đđ) (đ ) = ∫ đ´ (đĄ, đ ) đ (đĄ) đđĄ, óľŠ óľŠ óľŠ óľŠ óľŠ óľŠ × óľŠóľŠóľŠđ´ 1 óľŠóľŠóľŠđź1 ,đż1 ,đž óľŠóľŠóľŠđ´ 2 óľŠóľŠóľŠđź2 ,đż2 ,đž ⋅ ⋅ ⋅ óľŠóľŠóľŠđ´ đ óľŠóľŠóľŠđźđ ,đżđ ,đž . 1 óľŠóľŠ óľŠóľŠ óľŠóľŠ óľŠóľŠ , óľŠóľŠđóľŠóľŠđź1 +đź2 +⋅⋅⋅+đźđ ,đż ≤ óľŠđóľŠ 1 − |đ| 2đ−1 đśđ đž óľŠ óľŠđź1 +đź2 +⋅⋅⋅+đźđ ,đż ((đź − đđ) đ) (đ ) = đ (đ ) , đ 1 , 2đ−1 đśđ đż đż = đ (đź1 + đź2 + ⋅ ⋅ ⋅ + đźđ ) (151) or uniquely exists in the space đťđź1 +đź2 +⋅⋅⋅+đźđ ,đž ((đ, đ), đ). Besides, 1 óľŠóľŠ óľŠóľŠ ≤ , óľŠđóľŠ 1 − |đ| 2đ−1 đśđ đż óľŠ óľŠđź1 +đź2 +⋅⋅⋅+đźđ ,đž (143) exists and the norm of đź − đđ satisfies the inequality: (158) 12 Abstract and Applied Analysis 1 óľŠóľŠ óľŠ óľŠóľŠ(đź − đđ)−1 óľŠóľŠóľŠ ≤ óľŠóľŠ óľŠóľŠ óľŠóľŠ óľŠóľŠ óľŠ óľŠ 1 − |đ| 2đ−1 đś đ (đź + đź + ⋅ ⋅ ⋅ + đź ) óľŠóľŠóľŠđ´ óľŠóľŠóľŠ đ 1 2 đ óľŠ 1 óľŠđź1 ,đż1 ,đž óľŠ óľŠđ´ 2 óľŠóľŠđź2 ,đż2 ,đž ⋅ ⋅ ⋅ óľŠóľŠđ´ đ óľŠóľŠđźđ ,đżđ ,đž from Theorem 10. So, (144) has a unique solution đ in the space đťđź1 +đź2 +⋅⋅⋅+đźđ ,đž ((đ, đ), đ) such that đ = (đź − đđ)−1 đ, óľŠ óľŠóľŠ óľŠóľŠ −1 óľŠ óľŠóľŠđóľŠóľŠđź1 +đź2 +⋅⋅⋅+đźđ ,đž = óľŠóľŠóľŠóľŠ(đź − đđ) đóľŠóľŠóľŠóľŠđź +đź +⋅⋅⋅+đź ,đž 1 2 đ óľŠóľŠ óľŠ óľŠ −1 óľŠ ≤ óľŠóľŠóľŠ(đź − đđ) óľŠóľŠóľŠóľŠ óľŠóľŠóľŠđóľŠóľŠóľŠđź1 +đź2 +⋅⋅⋅+đźđ ,đž , By Theorem 20, we have that đ is in the space đľ(đťđź,đż,đž ((đ, đ) × (đ, đ), đ), đťđź,đż,đž ((đ, đ) × (đ, đ), đ)), and âđđâ ≤ |đ| đâđ´âđź,đż,đž . (160) Since âđđâ < 1 by (164), the inverse operator ół¨→ đťđź,đż,đž ((đ, đ) × (đ, đ) , đ) đ đ (đ 1 , đ 2 ) = đ (đ 1 , đ 2 ) + đ ∫ đ´ (đ 1 , đĄ) đ (đĄ, đ 2 ) đđĄ (161) đ has a unique solution đ in đťđź,đż,đž ((đ, đ) × (đ, đ), đ) with 1 óľŠóľŠ óľŠ óľŠóľŠ(đź − đđ)−1 óľŠóľŠóľŠ ≤ óľŠ óľŠ 1 − âđđâ (162) đ = max {đ (đź) , max {(đ − đ)đž đ (đź + đž) , đ (đź)}} , (163) and đ is a real or complex parameter fulfilling 1 . đâđ´âđź,đż,đž (164) Proof. Equation (161) can be expressed as đ đ (đ 1 , đ 2 ) − đ ∫ đ´ (đ 1 , đĄ) đ (đĄ, đ 2 ) đđĄ = đ (đ 1 , đ 2 ) đ ≤ 1 1 − |đ| đâđ´âđź,đż,đž from Theorem 10. So, (161) has a unique solution đ in the space đťđź,đż,đž ((đ, đ) × (đ, đ), đ) such that (165) óľŠ óľŠóľŠ óľŠóľŠ −1 óľŠ óľŠóľŠđóľŠóľŠđź,đż,đž = óľŠóľŠóľŠóľŠ(đź − đđ) đóľŠóľŠóľŠóľŠđź,đż,đž óľŠóľŠ óľŠ óľŠ ≤ óľŠóľŠóľŠóľŠ(đź − đđ)−1 óľŠóľŠóľŠóľŠ óľŠóľŠóľŠđóľŠóľŠóľŠđź,đż,đž or đ 1 , đ 2 ∈ (đ, đ) (166) which implies (đź − đđ) đ = đ, (167) where đ is defined by 2.4. The Bounded Singular Integral Operators on the Space đťđź,đż ((đ, đ), đ). Lemma 23. Let đ´ ∈ đťđź,đż ((đ, đ), đ), đ ∈ đźđ = (đ, đ + đ(đ − đ)/(đ + 2)), and 0 ≤ Δđ < (đ − đ)/đ with đ ∈ (1, ∞). Then the improper integral given by Γ (đ´) (đ ) = đ.đŁ. ∫ đ đ´ (đĄ) đđĄ, đĄ−đ (đđ) (đ 1 , đ 2 ) = ∫ đ´ (đ 1 , đĄ) đ (đĄ, đ 2 ) đđĄ, đ (168) đ ∈ đťđź,đż,đž ((đ, đ) × (đ, đ) , đ) , and đź is an identity operator on đťđź,đż,đž ((đ, đ) × (đ, đ), đ). đ ∈ đźđ (173) exists, and there exists the nonnegative constant đ(đź, đż, đ) depending only on đź, đż, and đ such that âΓ (đ´) (đ )âđ ≤ đ (đź, đż, đ) âđ´âđź,đż , (đ − đ)đź âΓ (đ´) (đ + Δđ ) − Γ (đ´) (đ )âđ ≤ đ (172) which completes the proof. đ ((đź − đđ) đ) (đ 1 , đ 2 ) = đ (đ 1 , đ 2 ) ; (171) đ = (đź − đđ)−1 đ, where đ´, đ ∈ đťđź,đż,đž ((đ, đ) × (đ, đ), đ), đ is the constant given in Theorem 20, that is, |đ| < (170) exists and the norm of đź − đđ satisfies the inequality: Theorem 22. Let đ be a real or complex Banach algebra. Then Fredholm integral equation of the form 1 óľŠóľŠ óľŠóľŠ , óľŠđóľŠ 1 − |đ| đâđ´âđź,đż,đž óľŠ óľŠđź,đż,đž (169) (đź − đđ)−1 : đťđź,đż,đž ((đ, đ) × (đ, đ) , đ) and this also completes the proof of the second part. The proof of the first and third parts of Theorem can be completed by the similar way to that of the second part, using Lemma 18, Theorem 19, (111), Lemma 18, Theorem 19, and (123), respectively. óľŠóľŠ óľŠóľŠ óľŠóľŠđóľŠóľŠđź,đż,đž ≤ (159) đ (đź, đż, đ) âđ´âđź,đż (Δđ )đż (đ − đ)đź+đż (174) hold for all đ , đ + Δđ ∈ (đ, đ), where âđ´âđź,đż is defined by (73). Hereafter, by đźđ , we mean the interval đźđ = (đ, đ + đ(đ − đ)/(đ + 2)) with 1 < đ < ∞. Abstract and Applied Analysis 13 Since đĄ ∈ (đ − (đ − đ)/đ, đ ), we obtain đ − đĄ > 0, đĄ − đ > (đ − 1)(đ − đ)/đ > 0 and 1/(đĄ − đ) < đ/(đ − 1)(đ − đ). So, we have by (28) that Proof. We can write Γ (đ´) (đ ) = ∫ đ −((đ −đ)/đ) đ +∫ âđ (đĄ) đ´ (đĄ) đđĄ đ +((đ −đ)/đ) đ −((đ −đ)/đ) +∫ đ đ +((đ −đ)/đ) óľ¨ óľ¨ óľ¨ óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨âđ (đĄ)óľ¨óľ¨óľ¨ âđ´ (đĄ) − đ´ (đ )âđ = óľ¨óľ¨óľ¨âđ (đĄ)óľ¨óľ¨óľ¨ âđ´ (đ ) − đ´ (đĄ)âđ âđ (đĄ) đ´ (đĄ) đđĄ ≤ âđ (đĄ) đ´ (đĄ) đđĄ for all đ ∈ đźđ . Here, âđĽ is defined for each đĽ ∈ (đ, đ) by âđĽ (đĄ) = 1/(đĄ − đĽ), đĄ ∈ (đ, đ) and đĄ ≠ đĽ. Since the functions đ´ ∈ đťđź,đż ((đ, đ), đ) and âđĽ are continuous for each đĽ ∈ (đ, đ), the function đľđĽ defined by đľđĽ (đĄ) = âđĽ (đĄ)đ´(đĄ) is continuous, and, so, it is strongly measurable by Theorem 4, where đĄ ∈ (đ, đ) and đĄ ≠ đĽ. Since óľ¨ óľ¨óľ¨ óľ¨âđ (đĄ)óľ¨óľ¨óľ¨ âđ´âđź,đż óľŠ óľ¨ óľ¨ óľŠóľŠ (176) óľŠóľŠâđ (đĄ) đ´ (đĄ)óľŠóľŠóľŠđ ≤ óľ¨óľ¨óľ¨âđ (đĄ)óľ¨óľ¨óľ¨ âđ´ (đĄ)âđ ≤ óľ¨ (đĄ − đ)đź and đ − đĄ > (đ − đ)/đ > 0 for all đĄ ∈ (đ, đ − (đ − đ)/đ), we get 1/(đ − đĄ) < đ/(đ − đ). So, ∫ đ −((đ −đ)/đ) đ đ −((đ −đ)/đ) đ đđĄ đđĄ ≤ ∫ đź (đĄ − đ) |đĄ − đ | đ − đ đ (đĄ − đ)đź = = −âđ (đĄ) âđ´ (đĄ + đ − đĄ) − đ´ (đĄ)âđ (175) ≤ đđź+đż âđ´âđź,đż (đ − đĄ)đż−1 (đ − 1) đź+đż (đ − đ)đź+đż . By (180) and ∫ đ (đ −đ)/đ (đ − đĄ)đż−1 đđĄ = ∫ đ −((đ −đ)/đ) 0 đ˘đż−1 đđ˘ = (đ − đ)đż , (181) đżđđż we have đđź âđ´âđź,đż đ óľ¨ óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨âđ (đĄ)óľ¨óľ¨óľ¨ âđ´ (đĄ) − đ´ (đ )âđ đđĄ ≤ đ −((đ −đ)/đ) ∫ (đ − 1) đź+đż . đż(đ − đ)đź (182) Similarly, since đĄ − đ > 0 for all đĄ ∈ (đ , đ + (đ − đ)/đ), we get óľ¨óľ¨ óľ¨ óľ¨óľ¨âđ (đĄ)óľ¨óľ¨óľ¨ âđ´ (đĄ) − đ´ (đ )âđ = âđ (đĄ) âđ´ (đ + đĄ − đ ) − đ´ (đ )âđ 1−đź âđ´âđź,đż (đĄ − đ )đż−1 ≤ (177) (183) (đ − đ)đź+đż from (28). Also, by By (176), óľŠóľŠ óľŠóľŠ đ −((đ −đ)/đ) đ −((đ −đ)/đ) óľŠóľŠ óľŠóľŠ óľŠ óľŠóľŠ óľŠóľŠ ≤ ∫ óľŠóľŠ∫ đ´ đđĄ â (đĄ) (đĄ) óľŠóľŠâđ (đĄ) đ´ (đĄ)óľŠóľŠóľŠđ đđĄ đ óľŠóľŠ óľŠóľŠ đ đ óľŠđ óľŠ On the other hand, since (đ − đ)/đ đ +(đ −đ)/đ > (178) 0, we get ∫đ −(đ −đ)/đ đđĄ/(đĄ − đ ) = 0. Thus, đ +((đ −đ)/đ) đ −((đ −đ)/đ) =∫ đ đ −((đ −đ)/đ) 0 ∫ đ +((đ −đ)/đ) đ đ +(đ −đ)/đ đ −((đ −đ)/đ) óľ¨ óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨âđ (đĄ)óľ¨óľ¨óľ¨ âđ´ (đĄ) − đ´ (đ )âđ đđĄ đ +((đ −đ)/đ) đ (179) âđ (đĄ) [đ´ (đĄ) − đ´ (đ )] đđĄ. (đ − đ)đż (184) đżđđż Thus, by taking đź = ∫đ −(đ −đ)/đ âđ (đĄ)đ´(đĄ)đđĄ, âđ (đĄ) [đ´ (đĄ) − đ´ (đ )] đđĄ âđ (đĄ) [đ´ (đĄ) − đ´ (đ )] đđĄ đ˘đż−1 đđ˘ = âđ´âđź,đż óľ¨ óľ¨óľ¨ . (185) óľ¨óľ¨âđ (đĄ)óľ¨óľ¨óľ¨ âđ´ (đĄ) − đ´ (đ )âđ đđĄ ≤ đż đżđ (đ − đ)đź +∫ đ +((đ −đ)/đ) đ đ (đ −đ)/đ (đĄ − đ )đż−1 đđĄ = ∫ đ âđ (đĄ) đ´ (đĄ) đđĄ đ +((đ −đ)/đ) +∫ đ +((đ −đ)/đ) âđźâ ≤ ∫ đ −((đ −đ)/đ) =∫ ∫ and (183), we derive 1−đź đđź (đ − 1) âđ´âđź,đż . ≤ (1 − đź) (đ − đ)đź ∫ (đĄ − đ)đź+đż (180) (đ−1)(đ −đ)/đ đ đ˘−đź đđ˘ ∫ đ −đ 0 đđź (đ − 1) = . (1 − đź) (đ − đ)đź âđ´âđź,đż (đ − đĄ)đż−1 ≤( óľ¨ óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨âđ (đĄ)óľ¨óľ¨óľ¨ âđ´ (đĄ) − đ´ (đ )âđ đđĄ đđź đź+đż (đ − 1) đż + (186) âđ´âđź,đż 1 ) đżđđż (đ − đ)đź from (182) and (185). From the inequality đĄ − đ > đ + ((đ − đ)/đ) − đ = (đ + 1)(đ −đ)/đ which is satisfied for all đĄ ∈ (đ +(đ −đ)/đ, đ), we get 14 Abstract and Applied Analysis đĄ−đ = đĄ−đ−(đ −đ) > đĄ−đ−đ(đĄ−đ)/(đ+1) = (đĄ−đ)/(đ+1) > 0, and, thus, 1/(đĄ − đ ) < (đ + 1)/(đĄ − đ). Hence, (đ + 1) âđ´âđź,đż âđ´âđź,đż óľŠ óľŠóľŠ . ≤ óľŠóľŠâđ (đĄ) đ´ (đĄ)óľŠóľŠóľŠđ ≤ đź (đĄ − đ) |đĄ − đ | (đĄ − đ)đź+1 we can write Γ (đ´) (đ + Δđ ) − Γ (đ´) (đ ) (187) đ đ đ đ −((đ −đ)/đ) From ∫ đ = ∫ âđ +Δđ (đĄ) đ´ (đĄ) đđĄ − ∫ âđ (đĄ) đ´ (đĄ) đđĄ = Δđ ∫ đ đź đ đ +((đ −đ)/đ) đ đđĄ = đź (đĄ − đ)đź+1 đź(đ + 1) (đ − đ)đź +∫ đ 1 đź đź ≤ đź(đ − đ) đź(đ + 1) (đ − đ)đź (188) − and (187), it is obtained that óľŠóľŠ đ óľŠóľŠ đ óľŠóľŠ óľŠóľŠ óľŠ óľŠóľŠ óľŠóľŠ∫ óľŠóľŠ ≤ ∫ â đ´ đđĄ (đĄ) (đĄ) óľŠóľŠâđ (đĄ) đ´ (đĄ)óľŠóľŠóľŠđ đđĄ óľŠóľŠ đ +((đ −đ)/đ) đ óľŠóľŠ đ +((đ −đ)/đ) óľŠ óľŠđ ≤ (đ + 1) đđź âđ´âđź,đż đź đź(đ + 1) (đ − đ)đź đ +Δđ +((đ −đ)/đ) đ −((đ −đ)/đ) đź đ đ +Δđ +((đ −đ)/đ) Thus, óľŠóľŠ óľŠ óľŠóľŠâđ +Δđ (đĄ) âđ (đĄ) đ´ (đĄ)óľŠóľŠóľŠđ ≤ ≤ By (178), (186), and (189), we have ∫ (đ − đ)2 (đĄ − đ)đź , 1−đź = (đ − 1) (1 − đź) đ1−đź (đ − đ) đź−1 , (195) Δđ = (Δđ )đż (Δđ )1−đż ≤ (Δđ )đż (đ − đ)1−đż and (194), we get óľŠóľŠ óľŠóľŠ đ −((đ −đ)/đ) óľŠóľŠ óľŠóľŠ óľŠóľŠ óľŠóľŠΔđ ∫ â đ´ đđĄ â (đĄ) (đĄ) (đĄ) đ +Δđ đ óľŠóľŠ óľŠóľŠ đ óľŠđ óľŠ 1−đź 1−đź (191) ≤ đ1+đź (đ − 1) âđ´âđź,đż (Δđ )đż (1 − đź) (đ − đ)đź+đż (196) . Since đĄ − đ > đĄ − đ > đĄ − đ − Δđ > 0 for all đĄ ∈ (đ + Δđ + (đ − đ)/đ, đ), the inequality 1/(đĄ − đ) < 1/(đĄ − đ ) < 1/(đĄ − đ − Δđ ) holds, and, so, 1 (đĄ − đ − Δđ ) (đĄ − đ ) 1 1 1 ( − ), Δđ đĄ − đ − Δđ đĄ − đ đ −đ 0 < Δđ < , đ đ2 âđ´âđź,đż (194) ((đ−1)(đ −đ))/đ đđĄ đ˘−đź đđ˘ đź =∫ (đĄ − đ) 0 (190) Furthermore, since = đ −((đ −đ)/đ) đ such that (đ + 1) đđź 1 + + + đź. đź+đż đż đź(đ + 1) (đ − 1) đż đżđ âđ´âđź,đż (đĄ − đ) |đĄ − đ − Δđ | |đĄ − đ | đź since |đĄ − đ − Δđ | > |đĄ − đ | > (đ − đ)/đ > 0 and 1/|đĄ − đ − Δđ | < 1/|đĄ − đ | < đ/(đ − đ) for all đĄ ∈ (đ, đ − (đ − đ)/đ). Besides, by đ1 (đź, đż, đ) âđ´âđź,đż ≤ (đ − đ)đź đđź âđ +Δđ (đĄ) âđ (đĄ) đ´ (đĄ) đđĄ. (193) (189) đđź (đ − 1) đ1 (đź, đż, đ) = 1−đź [âđ +Δđ (đĄ) đ´ (đĄ) − âđ (đĄ) đ´ (đĄ)] đđĄ + Δđ ∫ . óľŠóľŠ đ −((đ −đ)/đ) óľŠóľŠóľŠ óľŠ âđ (đĄ) đ´ (đĄ) đđĄóľŠóľŠóľŠóľŠ âΓ (đ´) (đ )âđ ≤ óľŠóľŠóľŠóľŠ∫ óľŠóľŠđ óľŠóľŠ đ óľŠóľŠ đ +((đ −đ)/đ) óľŠóľŠ óľŠ óľŠ âđ (đĄ) đ´ (đĄ) dđĄóľŠóľŠóľŠóľŠ + óľŠóľŠóľŠóľŠ∫ óľŠóľŠ đ −((đ −đ)/đ) óľŠóľŠđ óľŠóľŠ đ óľŠóľŠ óľŠ óľŠ âđ (đĄ) đ´ (đĄ) đđĄóľŠóľŠóľŠóľŠ + óľŠóľŠóľŠóľŠ∫ óľŠóľŠ đ +((đ −đ)/đ) óľŠóľŠđ âđ +Δđ (đĄ) âđ (đĄ) đ´ (đĄ) đđĄ óľŠ óľŠóľŠ óľŠóľŠâđ +Δđ (đĄ) âđ (đĄ) đ´ (đĄ)óľŠóľŠóľŠđ (192) ≤ ≤ âđ´âđź,đż (đĄ − đ) (đĄ − đ − Δđ ) (đĄ − đ ) đź âđ´âđź,đż (đĄ − đ − Δđ )2+đź . (197) Abstract and Applied Analysis 15 đ +Δđ +(đ −đ)/đ đ˘+(đ −đ)/đ since ∫đ +Δđ −(đ −đ)/đ đđĄ/(đĄ − đ − Δđ ) = ∫đ˘−(đ −đ)/đ đđĄ/(đĄ − đ˘) = 0. Therefore, we get by (195) that By đ đđĄ 2+đź đ +Δđ +((đ −đ)/đ) (đĄ − đ − Δđ ) ∫ =∫ đ−đ −Δđ đ˘−2−đź đđ˘ (đ −đ)/đ = ≤ óľ¨óľ¨ đ +Δs+((đ −đ)/đ) óľ¨óľ¨ đ +Δđ −((đ −đ)/đ) óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨ óľ¨ óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨∫ óľ¨óľ¨ ≤ ∫ đđĄ â (đĄ) óľ¨óľ¨âđ +Δđ (đĄ)óľ¨óľ¨óľ¨ đđĄ đ +Δđ óľ¨óľ¨ đ −((đ −đ)/đ) óľ¨óľ¨ đ − (đ −đ)/đ ( ) óľ¨ óľ¨ 1+đź đ 1 − 1+đź (1 + đź) (đ − đ) (1 + đź) (đ − đ − Δđ )1+đź đ +Δđ −((đ −đ)/đ) (198) =∫ đ −((đ −đ)/đ) ≤ 1+đź đ (1 + đź) (đ − đ)1+đź and (195), we obtain óľŠóľŠ óľŠóľŠ đ óľŠóľŠ óľŠóľŠ óľŠóľŠΔđ ∫ óľŠóľŠ â â đ´ đđĄ (đĄ) (đĄ) (đĄ) đ +Δđ đ óľŠóľŠ óľŠóľŠ đ +Δđ +((đ −đ)/đ) óľŠ óľŠđ đ1+đź âđ´âđź,đż (Δđ )đż ≤ óľŠóľŠ óľŠóľŠ đ +Δđ +((đ −đ)/đ) óľŠóľŠ óľŠóľŠ óľŠóľŠđ´ (đ + Δđ ) ∫ óľŠóľŠ â đđĄ (đĄ) đ +Δđ óľŠóľŠ óľŠóľŠ đ −((đ −đ)/đ) óľŠ óľŠđ (199) ≤ from (197). Then, đ +Δđ +((đ −đ)/đ) đ +Δđ +((đ −đ)/đ) đ −((đ −đ)/đ) −∫ đ +Δđ +((đ −đ)/đ) âđ (đĄ) [đ´ (t) − đ´ (đ )] đđĄ đ −((đ −đ)/đ) + đ´ (đ + Δđ ) ∫ đ +Δđ +((đ −đ)/đ) đ −((đ −đ)/đ) đ +Δđ +((đ −đ)/đ) − đ´ (đ ) ∫ đ −((đ −đ)/đ) (200) ∫ đ +Δđ +((đ −đ)/đ) âđ +Δđ (đĄ) đđĄ =∫ đ −((đ −đ)/đ) âđ (đĄ) đđĄ. =∫ âđ +Δđ (đĄ) đđĄ =∫ đ −((đ −đ)/đ) đ +Δđ −((đ −đ)/đ) đ +Δđ −((đ −đ)/đ) đ −((đ −đ)/đ) (201) âđ +Δđ (đĄ) đđĄ âđ +Δđ (đĄ) đđĄ, (đ − đ)đź+đż (203) . âđ (đĄ) đđĄ + ∫ đ +Δđ +((đ −đ)/đ) đ +Δđ +((đ −đ)/đ) đ +((đ −đ)/đ) âđ (đĄ) đđĄ (204) âđ (đĄ) đđĄ đ +Δđ +((đ −đ)/đ) đ đΔđ đ(Δđ )đż đđĄ = ≤ ∫ đ − đ đ +((đ −đ)/đ) đ − đ (đ − đ)đż from (195). Hence, âđ +Δđ (đĄ) đđĄ đ +Δđ +((đ −đ)/đ) +∫ =∫ đ +((đ −đ)/đ) đ +((đ −đ)/đ) đ +Δđ −((đ −đ)/đ) ≤ đâđ´âđź,đż (Δđ )đż âđ (đĄ) đđĄ đ −((đ −đ)/đ) ≤ đ +Δđ +((đ −đ)/đ) (đ + Δđ − đ)đź (đ − đ)đż đ −((đ −đ)/đ) Also, we have ∫ đâđ´âđź,đż (Δđ )đż Since ∫đ −((đ −đ)/đ) đđĄ/(đĄ − đ ) = 0 and đĄ − đ > (đ − đ)/đ > 0 which yields 1/(đĄ − đ ) < đ/(đ − đ) for all đĄ ∈ (đ + (đ − đ)/đ, đ + Δđ + (đ − đ)/đ), we obtain âđ +Δđ (đĄ) [đ´ (đĄ) − đ´ (đ + Δđ )] đđĄ =∫ (202) đ +((đ −đ)/đ) [âđ +Δđ (đĄ) đ´ (đĄ) − âđ (đĄ) đ´ (đĄ)] đđĄ đ −((đ −đ)/đ) đ +Δđ −((đ −đ)/đ) đΔđ đ đ(Δđ )đż đđĄ ≤ , ≤ ∫ đ − đ đ −((đ −đ)/đ) đ − đ (đ − đ)đż since đ +Δđ −đĄ > (đ −đ)/đ > 0 which implies that 1/(đ +Δđ −đĄ) < đ/(đ − đ) for all đĄ ∈ (đ − (đ − đ)/đ, đ + Δđ − (đ − đ)/đ). So, (1 + đź) (đ − đ)đź+đż ∫ −âđ +Δđ (đĄ) đđĄ óľŠóľŠ óľŠóľŠ đ +Δđ +((đ −đ)/đ) óľŠóľŠ óľŠóľŠ óľŠóľŠ−đ´ (đ ) ∫ óľŠóľŠ đđĄ â (đĄ) đ óľŠóľŠ óľŠóľŠ đ −((đ −đ)/đ) óľŠ óľŠđ = âđ´ (đ )âđ ∫ đ +Δđ +((đ −đ)/đ) đ −((đ −đ)/đ) âđ (đĄ) đđĄ ≤ đâđ´âđź,đż (Δđ )đż (đ − đ)đź+đż . (205) 16 Abstract and Applied Analysis By (192), ∫ Since đ +Δđ +((đ −đ)/đ) âđ +Δđ (đĄ) [đ´ (đĄ) − đ´ (đ + Δđ )] đđĄ đ −((đ −đ)/đ) −∫ đ −(Δđ /2) = Δđ ∫ đ −((đ −đ)/đ) đ −(Δđ /2) đ −((đ −đ)/đ) +∫ đ +(3Δđ /2) đ −(Δđ /2) −∫ đ +(3Δđ /2) đ −(Δđ /2) + Δđ ∫ =∫ đ −(Δđ /2) +∫ âđ +Δđ (đĄ) âđ (đĄ) [đ´ (đĄ) − đ´ (đ )] đđĄ âđ (đĄ) [đ´ (đ + Δđ ) − đ´ (đ )] đđĄ. óľŠóľŠ óľŠ óľŠóľŠâđ +Δđ (đĄ) âđ (đĄ) [đ´ (đĄ) − đ´ (đ )]óľŠóľŠóľŠđ óľŠ óľŠ = óľŠóľŠóľŠâđ +Δđ (đĄ) âđ (đĄ) [đ´ (đĄ + đ − đĄ) − đ´ (đĄ)]óľŠóľŠóľŠđ (đĄ − đ) ≤ đź+đż đ âđ´âđź,đż (đ − đĄ) đź+đż (đ − 1) . đ −(Δđ /2) đ −((đ −đ)/đ) (đ − đĄ)đż−2 đđĄ = ∫ (đ −đ)/đ Δđ /2 đ +Δđ đ −(Δđ /2) đ˘đż−2 đđ˘ óľŠóľŠ óľŠóľŠ đ −(Δđ /2) óľŠóľŠ óľŠóľŠ óľŠóľŠ óľŠóľŠΔđ ∫ â − đ´ đđĄ â (đĄ) (đĄ) (đĄ) (đ )] [đ´ đ +Δđ đ óľŠóľŠ óľŠóľŠ đ −((đ −đ)/đ) óľŠđ óľŠ đź+đż (1 − đż) 2đż−1 (đ − đ)đź+đż (đ − đ)đź+đż (đ + Δđ − đĄ)đż−1 đđĄ = ∫ 3Δđ /2 0 ≤ ≤ (2đ) . đ˘đż−1 đđ˘ = 3đż (Δđ )đż đż2đż đź+đż đż 3 âđ´âđź,đż (Δđ )đż đź+đż (2đ − 1) đż2đż (đ − đ)đź+đż âđ´âđź,đż (đĄ − đ − Δđ )đż−1 đ +(3Δđ /2) đ +Δđ (đ − 1) đź+đż and (211), óľŠóľŠ óľŠóľŠ đ +Δđ óľŠóľŠ óľŠóľŠ óľŠóľŠ óľŠóľŠ∫ đđĄ − đ´ + Δđ )] â (đĄ) (đ (đĄ) [đ´ đ +Δđ óľŠóľŠ óľŠóľŠ đ −(Δđ /2) óľŠđ óľŠ ∫ and (207), ≤ (2đ − 1) (213) . (đ + Δđ − đ)đź+đż âđ´âđź,đż (đĄ − đ − Δđ )đż−1 ≤ (đ − đ)đź+đż . (214) By (Δđ )đż−1 , (1 − đż) 2đż−1 đđź+đż âđ´âđź,đż (Δđ )đż âđ´âđź,đż (đ + Δđ − đĄ)đż−1 (212) (Δđ )đż−1 (đ − đ)đż−1 (208) = − đż−1 (1 − đż) 2 (1 − đż) đđż−1 ≤ đź+đż Since đĄ − đ − Δđ > 0 for all đĄ ∈ (đ + Δđ , đ + (3Δđ /2)), we derive óľŠ óľŠóľŠ óľŠóľŠâđ +Δđ (đĄ) [đ´ (đĄ) − đ´ (đ + Δđ )]óľŠóľŠóľŠđ óľŠ óľŠ = óľŠóľŠóľŠâđ +Δđ (đĄ) [đ´ (đ + Δđ + đĄ − đ − Δđ ) − đ´ (đ + Δđ )]óľŠóľŠóľŠđ By ∫ ∫ (207) đż−2 (đ − đ)đź+đż (2đ) By Since đ − đĄ + Δđ > đ − đĄ > 0 and đĄ − đ > (đ − 1)(đ − đ)/đ > 0 which imply that 1/(đ − đĄ + Δđ ) < 1/(đ − đĄ) and 1/(đĄ − đ) < đ/(đ − 1)(đ − đ) for all đĄ ∈ (đ − ((đ − đ)/đ), đ − (Δđ /2)), it is found that âđ´âđź,đż (đ − đĄ) (211) (đĄ − đ)đź+đż ≤ (206) đź+đż âđ´âđź,đż (đ + Δđ − đĄ)đż−1 ≤ âđ +Δđ (đĄ) âđ (đĄ) [đ´ (đĄ) − đ´ (đ + Δđ )] đđĄ đż−2 âđ +Δđ (đĄ) [đ´ (đĄ) − đ´ (đ + Δđ )] đđĄ = âđ +Δđ (đĄ) âđ´ (đĄ + đ + Δđ − đĄ) − đ´ (đĄ)âđ âđ (đĄ) [đ´ (đĄ) − đ´ (đ )] đđĄ đ +(3Δđ /2) đ +(3Δđ /2) (210) and đ + Δđ − đĄ > 0, đĄ − đ > đ − đ − (Δđ /2) > đ − đ − ((đ − đ)/2đ) = (2đ − 1)(đ − đ)/2đ which yields 1/(đĄ − đ) < 2đ/(2đ − 1)(đ − đ) for all đĄ ∈ (đ − (Δđ /2), đ + Δđ ), we get óľŠóľŠóľŠâđ +Δđ (đĄ) [đ´ (đĄ) − đ´ (đ + Δđ )]óľŠóľŠóľŠ óľŠđ óľŠ âđ +Δđ (đĄ) [đ´ (đĄ) − đ´ (đ + Δđ )] đđĄ đ +Δđ +((đ −đ)/đ) âđ +Δđ (đĄ) [đ´ (đĄ) − đ´ (đ + Δđ )] đđĄ đ +Δđ âđ +Δđ (đĄ) [đ´ (đ + Δđ ) − đ´ (đ )] đđĄ đ +Δđ +((đ −đ)/đ) ≤ âđ +Δđ (đĄ) [đ´ (đĄ) − đ´ (đ + Δđ )] đđĄ đ −(Δđ /2) âđ (đĄ) [đ´ (đĄ) − đ´ (đ )] đđĄ đ +(3Δđ /2) −∫ đ +(3Δđ /2) đ +Δđ đ +Δđ +((đ −đ)/đ) đ −((đ −đ)/đ) −∫ ∫ . (209) (đĄ − đ − Δđ )đż−1 đđĄ = ∫ Δđ /2 0 đ˘đż−1 đđ˘ = (Δđ )đż đż2đż and (214), óľŠóľŠ óľŠóľŠ đ +(3Δđ /2) óľŠóľŠ óľŠóľŠ óľŠóľŠ óľŠóľŠ∫ − đ´ + Δđ )] đđĄ â (đĄ) (đĄ) (đ [đ´ đ +Δđ óľŠóľŠ óľŠóľŠ đ +Δđ óľŠđ óľŠ ≤ âđ´âđź,đż (Δđ )đż đż2đż (đ − đ)đź+đż . (215) (216) Abstract and Applied Analysis 17 So, we derive equations (219) and (220), it is obtained that óľŠóľŠ óľŠóľŠ đ +(3Δđ /2) óľŠóľŠ óľŠóľŠ óľŠóľŠ óľŠóľŠ∫ đđĄ − đ´ + Δđ )] â (đĄ) (đ (đĄ) [đ´ óľŠóľŠ óľŠóľŠ đ −(Δđ /2) đ +Δđ óľŠđ óľŠ đź+đż đż âđ´âđź,đż (Δđ )đż 1 ≤( + ) đź+đż đż (đ − đ)đź+đż (2đ − 1) đż2đż đż2 (2đ) 3 óľŠóľŠ óľŠóľŠ đ óľŠ óľŠóľŠ âđ (đĄ) [đ´ (đĄ) − đ´ (đ )] đđĄóľŠóľŠóľŠ óľŠóľŠ∫ óľŠóľŠđ óľŠóľŠ đ −(Δđ /2) (217) ≤ đ +(3Δđ /2) âđ (đĄ) [đ´ (đĄ) − đ´ (đ )] đđĄ đ −(Δđ /2) =∫ đ đ −(Δđ /2) +∫ đź+đż (2đ − 1) âđ´âđź,đż (Δđ )đż đź+đż đż2đż (đ − đ)đź+đż , (222) óľŠóľŠ óľŠóľŠ đ +(3Δđ /2) óľŠóľŠ óľŠóľŠ óľŠóľŠ óľŠóľŠ∫ − đ´ đđĄ â (đĄ) (đĄ) (đ )] [đ´ đ óľŠóľŠ óľŠóľŠ đ óľŠđ óľŠ from (213) and (216). ∫ (2đ) ≤ âđ (đĄ) [đ´ (đĄ) − đ´ (đ )] đđĄ đ +(3Δđ /2) đ 3đż âđ´âđź,đż (Δđ )đż đż2đż (đ − đ)đź+đż . (218) By (222), âđ (đĄ) [đ´ (đĄ) − đ´ (đ )] đđĄ. óľŠóľŠ óľŠóľŠ đ +(3Δđ /2) óľŠóľŠ óľŠóľŠ óľŠóľŠ óľŠóľŠ∫ − đ´ đđĄ â (đĄ) (đĄ) (đ )] [đ´ óľŠóľŠ óľŠóľŠ đ −(Δđ /2) đ óľŠđ óľŠ Since đĄ − đ < 0 and đĄ − đ > (2đ − 1)(đ − đ)/2đ, which implies 1/(đĄ − đ) < 2đ/(2đ − 1)(đ − đ) for all đĄ ∈ (đ − (Δđ /2), đ ), óľŠ óľŠóľŠ óľŠóľŠâđ (đĄ) [đ´ (đĄ) − đ´ (đ )]óľŠóľŠóľŠđ đź+đż đż 3đż âđ´âđź,đż (Δđ ) ≤( + ) . đź+đż đż (đ − đ)đź+đż (2đ − 1) đż2đż đż2 (2đ) = −âđ (t) âđ´ (đ ) − đ´ (đĄ)âđ (223) = −âđ (đĄ) âđ´ (đĄ + đ − đĄ) − đ´ (đĄ)âđ ≤ ≤ âđ´âđź,đż (đ − đĄ)đż−1 (219) (đĄ − đ)đź+đż (2đ) đź+đż âđ´âđź,đż (đ − đĄ)đż−1 đź+đż (2đ − 1) (đ − đ)đź+đż . Since đĄ − đ > đĄ − đ − Δđ > 0 and đ + Δđ − đ > đ − đ > 0 which yield 1/(đĄ − đ ) < 1/(đĄ − đ − Δđ ) and 1/(đ + Δđ − đ) < 1/(đ − đ), óľŠ óľŠóľŠ óľŠóľŠâđ +Δđ (đĄ) âđ (đĄ) [đ´ (đĄ) − đ´ (đ + Δđ )]óľŠóľŠóľŠđ óľŠ óľŠ = óľŠóľŠóľŠâđ +Δđ (đĄ) âđ (đĄ) [đ´ (đ + Δđ + đĄ − đ − Δđ ) − đ´ (đ + Δđ )]óľŠóľŠóľŠđ Since đĄ − đ > 0 for all đĄ ∈ (đ , đ + (3Δđ /2)), ≤ óľŠ óľŠóľŠ óľŠóľŠâđ (đĄ) [đ´ (đĄ) − đ´ (đ )]óľŠóľŠóľŠđ = âđ (đĄ) âđ´ (đ + đĄ − đ ) − đ´ (đ )âđ âđ´âđź,đż (đĄ − đ ) ≤ âđ´âđź,đż (đĄ − đ − Δđ )đż−2 (đ + Δđ − đ)đź+đż ≤ âđ´âđź,đż (đĄ − đ − Δđ )đż−2 (đ − đ)đź+đż . (224) đż−1 (đ − đ)đź+đż . (220) By By ∫ ∫ đ đ −(Δđ /2) Δđ /2 0 ∫ đ +(3Δđ /2) đ đ +(3Δđ /2) (đ − đĄ)đż−1 đđĄ =∫ đ˘đż−1 đđ˘ = đ +Δđ +((đ −đ)/đ) (Δđ )đż , đż2đż (đĄ − đ )đż−1 đđĄ = ∫ 3Δđ /2 0 (đĄ − đ − Δđ )đż−2 đđĄ = ∫ Δđ /2 đ˘đż−1 đđ˘ = đż 3 (Δđ ) , đż2đż đ˘đż−2 đđ˘ = (Δđ )đż−1 (đ − đ)đż−1 − (1 − đż) 2đż−1 (1 − đż) đđż−1 ≤ (Δđ )đż−1 (1 − đż) 2đż−1 (221) đż (đ −đ)/đ (225) 18 Abstract and Applied Analysis and (224), By (190) and (229), óľŠóľŠ óľŠóľŠ đ +Δđ +((đ −đ)/đ) óľŠóľŠ óľŠóľŠ óľŠóľŠΔđ ∫ óľŠóľŠ â − đ´ + Δđ )] đđĄ â (đĄ) (đĄ) (đĄ) (đ [đ´ đ +Δđ đ óľŠóľŠ óľŠóľŠ đ +(3Δđ /2) óľŠ óľŠđ ≤ −∫ âđ´âđź,đż (Δđ )đż (1 − đż) 2đż−1 (đ − đ) đ −(Δđ /2) đ −((đ −đ)/đ) −∫ đ +(3Δđ /2) −3Δđ /2 −((đ −đ)/đ)−Δđ = [đ´ (đ )−đ´ (đ +Δđ )] (∫ Δđ +((đ −đ)/đ) đđ˘ Δđ +((đ −đ)/đ) đđ˘ −∫ ) đ˘ đ˘ 3Δđ /2 = 0. (226) Thus, by taking đ2 (đź, đż, đ) = 2đ + + + đ (đ − 1) (2đ) (1 − đż) 2đż−1 đź+đż đż 3 đź+đż (2đ − 1) (2đ) đż2đż + đź+đż đź+đż (2đ − 1) đż2đż + which terminates the proof. Hereafter, we assume unless stated otherwise that đ(đź, đż, đ) is defined by (232). Theorem 24. The operator đ defined by đ (đ´) (đ ) = đ.đŁ. ∫ đ 3đż đż2đż đ (đź, đż, đ) âđ´âđź,đż , (đ − đ)đź (234) đ (đź, đż, đ) âđ´âđź,đż (Δđ )đż (đ − đ)đź+đż 1 1 ≤ , đ + Δđ − đ đ − đ (228) 1 (Δđ )đż (đ − đ)đź+đż from (203), (205), (209), (217), (223), (226). By (196), (199), and (228), we find âΓ (đ´) (đ + Δđ ) − Γ (đ´) (đ )âđ (235) ≤ such that 1−đź [(1 + đź) (đ − 1) (1 − đź) (1 + đź) + 1 − đź] ≤ . (230) (đ − đ)đż âΔđ (đ´)âđ ≤ âđ (đ´) (đ + Δđ )âđ + âđ (đ´) (đ )âđ (229) (đ − đ)đź+đż ≤ (236) đđż that ≤ (đ2 (đź, đż, đ) + đ3 (đź, đ)) âđ´âđź,đż (Δđ )đż đ (233) hold for all đ´ ∈ đťđź,đż ((đ, đ), đ), đ , đ + Δđ ∈ đźđ . Furthermore, if Δđ ≥ (đ − đ)/đ > 0, we obtain by (234) and đ2 (đź, đż, đ) âđ´âđź,đż (Δđ )đż đ3 (đź, đ) = đ´ ∈ đťđź,đż ((đ, đ) , đ) , đ ∈ đźđ âđ (đ´) (đ + Δđ ) − đ (đ´) (đ )âđ ≤ óľŠóľŠ đ +Δđ +((đ −đ)/đ) óľŠóľŠ óľŠóľŠ óľŠóľŠ óľŠóľŠ∫ óľŠóľŠ [â đ´ − â đ´ đđĄ (đĄ) (đĄ) (đĄ) (đĄ)] đ +Δđ đ óľŠóľŠ đ −((đ −đ)/đ) óľŠóľŠ óľŠ óľŠđ 1+đź đ´ (đĄ) đđĄ; đĄ−đ âđ (đ´) (đ )âđ ≤ (227) we obtain ≤ đ Proof. If 0 ≤ Δđ < (đ − đ)/đ, we get by Lemma 23 that 1 đż2đż 1 + , (1 − đż) 2đż−1 ≤ (231) is the singular integral operator in the space đľ(đťđź,đż ((đ, đ), đ), đťđź,đż (đźđ , đ)), and âđâ satisfies the inequality âđâ ≤ 2đđż đ(đź, đż, đ). đź+đż đź+đż (đ − đ)đź+đż đ (đź, đż, đ) = max {đ1 (đź, đż, đ) , đ2 (đź, đż, đ) + đ3 (đź, đ)} (232) đđ˘ Δđ +((đ −đ)/đ) đđ˘ −∫ ) đ˘ đ˘ 3Δđ /2 3Δđ /2 đ (đź, đż, đ) âđ´âđź,đż (Δđ )đż with âđ (đĄ) [đ´ (đ + Δđ ) − đ´ (đ )] đđĄ = [đ´ (đ )−đ´ (đ +Δđ )] (∫ đ (đź, đż, đ) âđ´âđź,đż , (đ − đ)đź âΓ (đ´) (đ + Δđ ) − Γ (đ´) (đ )âđ ≤ , đź+đż âđ +Δđ (đĄ) [đ´ (đ + Δđ ) − đ´ (đ )] đđĄ đ +Δđ +((đ −đ)/đ) âΓ (đ´) (đ )âđ ≤ đ (đź, đż, đ) âđ´âđź,đż đ (đź, đż, đ) âđ´âđź,đż + (đ + Δđ − đ)đź (đ − đ)đź 2đ (đź, đż, đ) âđ´âđź,đż (Δđ )đż (đ − đ)đź (Δđ )đż 2đđż đ (đź, đż, đ) âđ´âđź,đż (Δđ )đż (đ − đ)đź+đż , (237) Abstract and Applied Analysis 19 which holds for all đ , đ + Δđ ∈ đźđ , where Δđ(đ´) = đ(đ´)(đ + Δđ ) − đ(đ´)(đ ). Thus, by (235) and (237), đż đż âđ (đ´) (đ + Δđ ) − đ (đ´) (đ )âđ ≤ 2đ đ (đź, đż, đ) âđ´âđź,đż (Δđ ) (đ − đ)đź+đż 2đđż đ (đź, đż, đ) âđ´âđź,đż . (đ − đ)đź Acknowledgment (240) The authors would like to thank the referee for his/her careful reading and helpful comments that have improved the quality of the paper. References đż âđâ = sup âđ (đ´)âđź,đż ≤ 2đ đ (đź, đż, đ) . (241) âđ´âđź,đż =1 Also, đ is linear. So, đ ∈ đľ(đťđź,đż ((đ, đ), đ), đťđź,đż (đźđ , đ)). This also concludes the proof. Theorem 25. The operator đ defined by đ đ (đ´) (đ ) = đ.đŁ. ∫ đž (đ , đĄ) đ´ (đĄ) đđĄ, đ (242) đ´ ∈ đťđź,đż ((đ, đ) , đ) , đ ∈ (đ, đ) is the singular integral operator đľ(đťđź,đż ((đ, đ), đ), đż đ ((đ, đ), đ)) such that in âđâ ≤ 2đđż đ (đź, đż, đ) [đ (đźđ)] 1/đ the , space (243) where 1 ≤ đ < ∞, đź < 1/đ and đž : (đ, đ) × (đ, đ) → R is given by đ ∈ đźđ , đĄ ∈ (đ, đ) , đ ≠ đĄ (244) đ ∉ đźđ , đĄ ∈ (đ, đ) . Proof. Equation (242) may be rewritten as đ {đ.đŁ. ∫ đ´ (đĄ) đđĄ, đ (đ´) (đ ) = { đ đĄ−đ {0, đ ∈ đźđ (245) đ ∉ đźđ . From (239) and (245), âđ (đ´) (đ )âđ ≤ 2đđż đ (đź, đż, đ) âđ´âđź,đż (đ − đ)đź (246) for all đ ∈ (đ, đ). Thus, we have by (246) that đ đ (248) (239) from (238) and (239), we get 1 { , đž (đ , đĄ) = { đĄ − đ {0, 1/đ holds. From (248), we obtain âđâ ≤ 2đđż đ(đź, đż, đ)[đ(đźđ)]1/đ and since đ is linear, đ ∈ đľ(đťđź,đż ((đ, đ), đ), đż đ ((đ, đ), đ)), and this completes the proof of theorem. Since đ(đ´) ∈ đťđź,đż (đźđ , đ) and âđ (đ´)âđź,đż ≤ 2đđż đ (đź, đż, đ) âđ´âđź,đż âđ (đ´)âđż đ ((đ,đ),đ) ≤ 2đđż đ (đź, đż, đ) âđ´âđź,đż [đ (đźđ)] (238) and by (234), âđ (đ´) (đ )âđ ≤ So, it is obvious by (247) that the inequality đ ∫ âđ (đ´) (đ )âđ đđ ≤ (2đđż đ (đź, đż, đ) âđ´âđź,đż ) ∫ đ đ đ đđ (đ − đ)đźđ đ = (2đđż đ (đź, đż, đ) âđ´âđź,đż ) đ (đźđ) . (247) [1] K. S. Thomas, “Galerkin methods for singular integral equations,” Mathematics of Computation, vol. 36, no. 153, pp. 193– 205, 1981. [2] T. Okayama, T. Matsuo, and M. Sugihara, “Sinc-collocation methods for weakly singular Fredholm integral equations of the second kind,” Journal of Computational and Applied Mathematics, vol. 234, no. 4, pp. 1211–1227, 2010. [3] A. D. Polyanin and A. V. Manzhirov, Handbook of Integral Equations, CRC Press, 1998. [4] P. K. Kythe and P. Puri, Computational Methods for Linear Integral Equations, BirkhaĚauser, Boston, Mass, USA, 2002. [5] E. Babolian and A. A. Hajikandi, “The approximate solution of a class of Fredholm integral equations with a weakly singular kernel,” Journal of Computational and Applied Mathematics, vol. 235, no. 5, pp. 1148–1159, 2011. [6] M. A. Abdou and A. A. Nasr, “On the numerical treatment of the singular integral equation of the second kind,” Applied Mathematics and Computation, vol. 146, no. 2-3, pp. 373–380, 2003. [7] A. A. Badr, “Integro-differential equation with Cauchy kernel,” Journal of Computational and Applied Mathematics, vol. 134, no. 1-2, pp. 191–199, 2001. [8] S. Bhattacharya and B. N. Mandal, “Numerical solution of a singular integro-differential equation,” Applied Mathematics and Computation, vol. 195, no. 1, pp. 346–350, 2008. [9] M. R. DostanicĚ, “The asymptotic behavior of the singular values of the convolution operators with kernels whose Fourier transforms are rational functions,” Journal of Mathematical Analysis and Applications, vol. 395, no. 2, pp. 496–500, 2012. [10] J. Diestel and J. J. Uhl, Jr., Vector Measures, Mathematical Surveys, No. 15, American Mathematical Society, Providence, RI, USA, 1979. [11] R. F. Curtain and A. J. Pritchard, Functional Analysis in Modern Applied Mathematics, Academic Press, New York, NY, USA, 1977. [12] B. D. Craven, Lebesgue measure & integral, Pitman, Toronto, Canada, 1982. [13] C. Swartz, An Introduction to Functional Analysis, vol. 157 of Monographs and Textbooks in Pure and Applied Mathematics, Marcel Dekker, New York, NY, USA, 1992. [14] R. Kress, Linear Integral Equations, vol. 82, Springer, Berlin, Germany, 1989. 20 [15] N. Dunford and J. T. Schwartz, Linear Operators Part III, Spectral Operators, John Wiley & Sons, New York, NY, USA, 1988. [16] F. D. Gakhov and F. D., KraevÄąe Zadaçi, 1963. [17] N. L. Muskhelişvili, Singulyarnie Integralnie Uravneniya, Nauka, Moscow, Russia, 1968. [18] T. G. Gegeliya, “Nekotorie SpesialnieKlassi Funksiy i ih Svoystva,” Tr. Tbilissk. Matem. in-Ta An Gruz SSR, vol. 32, pp. 94–139, 1966. Abstract and Applied Analysis Advances in Operations Research Hindawi Publishing Corporation http://www.hindawi.com Volume 2014 Advances in Decision Sciences Hindawi Publishing Corporation http://www.hindawi.com Volume 2014 Mathematical Problems in Engineering Hindawi Publishing Corporation http://www.hindawi.com Volume 2014 Journal of Algebra Hindawi Publishing Corporation http://www.hindawi.com Probability and Statistics Volume 2014 The Scientific World Journal Hindawi Publishing Corporation http://www.hindawi.com Hindawi Publishing Corporation http://www.hindawi.com Volume 2014 International Journal of Differential Equations Hindawi Publishing Corporation http://www.hindawi.com Volume 2014 Volume 2014 Submit your manuscripts at http://www.hindawi.com International Journal of Advances in Combinatorics Hindawi Publishing Corporation http://www.hindawi.com Mathematical Physics Hindawi Publishing Corporation http://www.hindawi.com Volume 2014 Journal of Complex Analysis Hindawi Publishing Corporation http://www.hindawi.com Volume 2014 International Journal of Mathematics and Mathematical Sciences Journal of Hindawi Publishing Corporation http://www.hindawi.com Stochastic Analysis Abstract and Applied Analysis Hindawi Publishing Corporation http://www.hindawi.com Hindawi Publishing Corporation http://www.hindawi.com International Journal of Mathematics Volume 2014 Volume 2014 Discrete Dynamics in Nature and Society Volume 2014 Volume 2014 Journal of Journal of Discrete Mathematics Journal of Volume 2014 Hindawi Publishing Corporation http://www.hindawi.com Applied Mathematics Journal of Function Spaces Hindawi Publishing Corporation http://www.hindawi.com Volume 2014 Hindawi Publishing Corporation http://www.hindawi.com Volume 2014 Hindawi Publishing Corporation http://www.hindawi.com Volume 2014 Optimization Hindawi Publishing Corporation http://www.hindawi.com Volume 2014 Hindawi Publishing Corporation http://www.hindawi.com Volume 2014