Hindawi Publishing Corporation Journal of Applied Mathematics Volume 2013, Article ID 352927, 10 pages http://dx.doi.org/10.1155/2013/352927
Research Article Some Common Coupled Fixed Point Results for Generalized Contraction in Complex-Valued Metric Spaces Marwan Amin Kutbi,1 Akbar Azam,2 Jamshaid Ahmad,2 and Cristina Di Bari3 1
Department of Mathematics, King Abdulaziz University, Jeddah, Saudi Arabia Department of Mathematics, COMSATS Institute of Information Technology, Chak Shahzad, Islamabad, Pakistan 3 Universit`a Degli Studi di Palermo, Dipartimento di Matematica e Informatica, Via Archirafi 34,90123 Palermo, Italy 2
Correspondence should be addressed to Jamshaid Ahmad; jamshaid
[email protected] Received 11 April 2013; Revised 22 May 2013; Accepted 22 May 2013 Academic Editor: Erdal Karapinar Copyright Š 2013 Marwan Amin Kutbi 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. We introduce and study the notion of common coupled fixed points for a pair of mappings in complex valued metric space and demonstrate the existence and uniqueness of the common coupled fixed points in a complete complex-valued metric space in view of diverse contractive conditions. In addition, our investigations are well supported by nontrivial examples.
1. Introduction
2. Preliminaries
Azam et al. [1] introduced the concept of complex-valued metric spaces and obtained sufficient conditions for the existence of common fixed points of a pair of contractive type mappings involving rational expressions. Subsequently, several authors have studied the existence and uniqueness of the fixed points and common fixed points of self-mappings in view of contrasting contractive conditions. Some of these investigations are noted in [2â26]. In [27], Bhaskar and Lakshmikantham introduced the concept of coupled fixed points for a given partially ordered set đ. Recently Samet et al. [28, 29] proved that most of the coupled fixed point theorems (on ordered metric spaces) are in fact immediate consequences of well-known fixed point theorems in the literature. In this paper, we deal with the corresponding definition of coupled fixed point for mappings on a complex-valued metric space along with generalized contraction involving rational expressions. Our results extend and improve several fixed point theorems in the literature.
Let C be the set of complex numbers and đ§1 , đ§2 â C. Define a partial order ⪯ on C as follows: đ§1 ⪯ đ§2
iff Re (đ§1 ) ⤠Re (đ§2 ) , Im (đ§1 ) ⤠Im (đ§2 ) .
(1)
Note that 0 ⪯ đ§1 , đ§2 and đ§1 ≠ đ§2 , đ§1 ⪯ đ§2 implies |đ§1 | < |đ§2 |. Definition 1. Let đ be a nonempty set. Suppose that the selfmapping đ : đ Ă đ â C satisfies the following: (1) 0 ⪯ đ(đĽ, đŚ), for all đĽ, đŚ â đ and đ(đĽ, đŚ) = 0 if and only if đĽ = đŚ; (2) đ(đĽ, đŚ) = đ(đŚ, đĽ) for all đĽ, đŚ â đ; (3) đ(đĽ, đŚ) ⪯ đ(đĽ, đ§) + đ(đ§, đŚ), for all đĽ, đŚ, đ§ â đ.
2
Journal of Applied Mathematics
Then đ is called a complex valued metric on đ, and (đ, đ) is known as a complex valued metric space. A point đĽ â đ is called interior point of a set đ´ â đ whenever, there exists 0 âş đ â C such that đľ (đĽ, đ) = {đŚ â đ : đ (đĽ, đŚ) âş đ} â đ´.
(2)
A point đĽ â đ is a limit point of đ´ whenever, for every 0 âş đ â C, đľ (đĽ, đ) ⊠(đ´ \ {đĽ}) ≠ 0.
(3)
đ´ is called open whenever each element of đ´ is an interior point of đ´. Moreover, a subset đľ â đ is called closed whenever each limit point of đľ belongs to đľ. The family đš = {đľ (đĽ, đ) : đĽ â đ, 0 âş đ â C}
(4)
is a subbasis for a Hausdorff topology đ on đ. Let {đĽđ } be a sequence in đ and đĽ â đ. If for every đ â C with 0 âş đ there is đ0 â N such that, for all đ > đ0 , đ(đĽđ , đĽ) âş đ, then {đĽđ } is said to be convergent, {đĽđ } converges to đĽ, and đĽ is the limit point of {đĽđ }. We denote this by limđ â +â đĽđ = đĽ, or đĽđ â đĽ, as đ â +â. If for every đ â C with 0 âş đ there is đ0 â N such that, for all đ > đ0 , đ(đĽđ , đĽđ+đ ) âş đ, then {đĽđ } is called a Cauchy sequence in (đ, đ). If every Cauchy sequence is convergent in (đ, đ), then (đ, đ) is called a complete complex valued metric space. We require the following lemmas. Lemma 2 (see [1]). Let (đ, đ) be a complex valued metric space, and let {đĽđ } be a sequence in đ. Then {đĽđ } converges to đĽ if and only if |đ(đĽđ , đĽ)| â 0 đđ đ â +â. Lemma 3 (see [1]). Let (đ, đ) be a complex valued metric space, and let {đĽđ } be a sequence in đ. Then {đĽđ } is a Cauchy sequence if and only if |đ(đĽđ , đĽđ+đ )| â 0 đđ đ â +â. Definition 4 (see [27]). An element (đĽ, đŚ) â đ Ă đ is called a coupled fixed point of đ : đ Ă đ â đ if đĽ = đ (đĽ, đŚ) ,
đŚ = đ (đŚ, đĽ) .
Example 9. Let đ = R and đ, đ : đ Ă đ â đ defined as đ(đĽ, đŚ) = đĽ((đĽ+(đŚâ1)2 )/2) and đ(đĽ, đŚ) = đĽ(âđĽ2 + đŚ2 + 4â2) for all đĽ, đŚ â đ. Then (0, 0), (1, 2), and (2, 1) are common coupled fixed points of đ and đ. In the following, we provide common coupled fixed point theorem for a pair of mappings satisfying a rational inequality in complex valued metric spaces. Theorem 10. Let (đ, đ) be a complete complex-valued metric space, and let the mappings đ, đ : đ Ă đ â đ satisfy
đ (đ (đĽ, đŚ) , đ (đ˘, V)) ⪯
+ (đ˝đ (đĽ, đ (đĽ, đŚ)) đ (đ˘, đ (đ˘, V)) + đžđ (đ˘, đ (đĽ, đŚ)) đ (đĽ, đ (đ˘, V))) â1
Ă (1 + đ (đĽ, đ˘) + d (đŚ, V))
(8) for all đĽ, đŚ, đ˘, V â đ and đź, đ˝, and đž are nonnegative reals with đź + đ˝ + đž < 1. Then đ and đ have a unique common coupled fixed point. Proof. Let đĽ0 and đŚ0 be arbitrary points in đ. Define đĽ2đ+1 = đ(đĽ2đ , đŚ2đ ), đŚ2đ+1 = đ(đŚ2đ , đĽ2đ ) and đĽ2đ+2 = đ(đĽ2đ+1 , đŚ2đ+1 ), đŚ2đ+2 = đ(đŚ2đ+1 , đĽ2đ+1 ), for đ = 0, 1, . . . Then, đ (đĽ2đ+1 , đĽ2đ+2 ) = đ (đ (đĽ2đ , đŚ2đ ) , đ (đĽ2đ+1 , đŚ2đ+1 )) ⪯
(5)
đ (đŚ, đĽ) = đ (đŚ, đĽ) .
Ă đ (đĽ2đ+1 , đ (đĽ2đ+1 , đŚ2đ+1 ))) â1
(6)
Ă (1 + đ (đĽ2đ , đĽ2đ+1 ) + đ (đŚ2đ , đŚ2đ+1 ))
Example 6. Let đ = R and đ, đ : đ Ă đ â đ defined as đ(đĽ, đŚ) = đĽ2 đŚ2 and đ(đĽ, đŚ) = (4/3)(đĽ + đŚ) for all đĽ, đŚ â đ. Then (0, 0), (1, 2), and (2, 1) are coupled coincidence points of đ and đ. Example 7. Let đ = R and đ, đ : đ Ă đ â đ defined as đ(đĽ, đŚ) = đĽ + đŚ + sin(đĽ + đŚ) and đ(đĽ, đŚ) = đĽ + đŚ + đĽđŚ + cos(đĽ + đŚ) for all đĽ, đŚ â đ. Then (0, đ/4) and (đ/4, 0) are coupled coincidence points of đ and đ. Definition 8. An element (đĽ, đŚ) â đ Ă đ is called a common coupled fixed point of đ, đ : đ Ă đ â đ if đĽ = đ (đĽ, đŚ) = đ (đĽ, đŚ) ,
đŚ = đ (đŚ, đĽ) = đ (đŚ, đĽ) .
(7)
đź (đ (đĽ2đ , đĽ2đ+1 ) + đ (đŚ2đ , đŚ2đ+1 )) 2 + (đ˝đ (đĽ2đ , đ (đĽ2đ , đŚ2đ ))
Definition 5. An element (đĽ, đŚ) â đ Ă đ is called a coupled coincidence point of đ, đ : đ Ă đ â đ if đ (đĽ, đŚ) = đ (đĽ, đŚ) ,
đź (đ (đĽ, đ˘) + đ (đŚ, V)) 2
+ (đžđ (đĽ2đ+1 , đ (đĽ2đ , đŚ2đ )) Ă đ (đĽ2đ , đ (đĽ2đ+1 , đŚ2đ+1 ))) â1
Ă (1 + đ (đĽ2đ , đĽ2đ+1 ) + đ (đŚ2đ , đŚ2đ+1 )) ⪯
đź (đ (đĽ2đ , đĽ2đ+1 ) + đ (đŚ2đ , đŚ2đ+1 )) 2 +
đ˝đ (đĽ2đ , đĽ2đ+1 ) đ (đĽ2đ+1 , đĽ2đ+2 ) 1 + đ (đĽ2đ , đĽ2đ+1 ) + đ (đŚ2đ , đŚ2đ+1 )
+
đžđ (đĽ2đ+1 , đĽ2đ+1 ) đ (đĽ2đ , đĽ2đ+2 ) 1 + đ (đĽ2đ , đĽ2đ+1 ) + đ (đŚ2đ , đŚ2đ+1 )
Journal of Applied Mathematics ⪯
3
đź (đ (đĽ2đ , đĽ2đ+1 ) + đ (đŚ2đ , đŚ2đ+1 )) 2
Also, đ (đĽ2đ+2 , đĽ2đ+3 )
đ˝đ (đĽ2đ , đĽ2đ+1 ) đ (đĽ2đ+1 , đĽ2đ+2 ) + , 1 + đ (đĽ2đ , đĽ2đ+1 ) + đ (đŚ2đ , đŚ2đ+1 )
= đ (đ (đĽ2đ+1 , đŚ2đ+1 ) , đ (đĽ2đ+2 , đŚ2đ+2 )) (9)
⪯
đź (đ (đĽ2đ+1 , đĽ2đ+2 ) + đ (đŚ2đ+1 , đŚ2đ+2 )) 2 + (đ˝đ (đĽ2đ+1 , đ (đĽ2đ+1 , đŚ2đ+1 ))
which implies that
Ă đ (đĽ2đ+2 , đ (đĽ2đ+2 , đŚ2đ+2 ))) â1
Ă (1 + đ (đĽ2đ+1 , đĽ2đ+2 ) + đ (đŚ2đ+1 , đŚ2đ+2 ))
óľ¨ óľ¨ óľ¨óľ¨ óľ¨ đź óľ¨óľ¨đ (đĽ2đ , đĽ2đ+1 ) + đ (đŚ2đ , đŚ2đ+1 )óľ¨óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨đ (đĽ2đ+1 , đĽ2đ+2 )óľ¨óľ¨óľ¨ â¤ óľ¨ 2 óľ¨ óľ¨óľ¨ đ˝ óľ¨đ (đĽ2đ , đĽ2đ+1 ) đ (đĽ2đ+1 , đĽ2đ+2 )óľ¨óľ¨óľ¨ + óľ¨óľ¨ óľ¨ óľ¨. óľ¨óľ¨1 + đ (đĽ2đ , đĽ2đ+1 ) + đ (đŚ2đ , đŚ2đ+1 )óľ¨óľ¨óľ¨ (10)
+ (đžđ (đĽ2đ+2 , đ (đĽ2đ+1 , đŚ2đ+1 )) Ă đ (đĽ2đ+1 , đ (đĽ2đ+2 , đŚ2đ+2 ))) â1
Ă (1 + đ (đĽ2đ+1 , đĽ2đ+2 ) + đ (đŚ2đ+1 , đŚ2đ+2 )) ⪯
Since |1 + đ(đĽ2đ , đĽ2đ+1 ) + đ(đŚ2đ , đŚ2đ+1 )| > |đ(đĽ2đ , đĽ2đ+1 )|, so we get
óľ¨ óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨đ (đĽ2đ+1 , đĽ2đ+2 )óľ¨óľ¨óľ¨ óľ¨ óľ¨ óľ¨ óľ¨ đź óľ¨óľ¨đ (đĽ2đ , đĽ2đ+1 )óľ¨óľ¨óľ¨ + đź óľ¨óľ¨óľ¨đ (đŚ2đ , đŚ2đ+1 )óľ¨óľ¨óľ¨ â¤ óľ¨ 2 óľ¨ óľ¨óľ¨ + đ˝ óľ¨óľ¨đ (đĽ2đ+1 , đĽ2đ+2 )óľ¨óľ¨óľ¨ ,
⪯
(11)
(14)
đź (đ (đĽ2đ+1 , đĽ2đ+2 ) + đ (đŚ2đ+1 , đŚ2đ+2 )) 2 +
đ˝đ (đĽ2đ+1 , đĽ2đ+2 ) đ (đĽ2đ+2 , đĽ2đ+3 ) 1 + đ (đĽ2đ+1 , đĽ2đ+2 ) + đ (đŚ2đ+1 , đŚ2đ+2 )
+
đžđ (đĽ2đ+2 , đĽ2đ+2 ) đ (đĽ2đ+1 , đĽ2đ+3 ) 1 + đ (đĽ2đ+1 , đĽ2đ+2 ) + đ (đŚ2đ+1 , đŚ2đ+2 )
đź (đ (đĽ2đ+1 , đĽ2đ+2 ) + đ (đŚ2đ+1 , đŚ2đ+2 )) 2 +
đ˝đ (đĽ2đ+1 , đĽ2đ+2 ) đ (đĽ2đ+2 , đĽ2đ+3 ) , 1 + đ (đĽ2đ+1 , đĽ2đ+2 ) + đ (đŚ2đ+1 , đŚ2đ+2 )
so that óľ¨ óľ¨ óľ¨óľ¨ óľ¨ đź óľ¨óľ¨đ (đĽ2đ+1 , đĽ2đ+2 ) + đ (đŚ2đ+1 , đŚ2đ+2 )óľ¨óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨đ (đĽ2đ+2 , đĽ2đ+3 )óľ¨óľ¨óľ¨ â¤ óľ¨ 2
and hence
óľ¨óľ¨ óľ¨ óľ¨ đ˝ óľ¨óľ¨đ (đĽ2đ+1 , đĽ2đ+2 )óľ¨óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨óľ¨đ (đĽ2đ+2 , đĽ2đ+3 )óľ¨óľ¨óľ¨ + óľ¨óľ¨ óľ¨ óľ¨. óľ¨óľ¨1 + đ (đĽ2đ+1 , đĽ2đ+2 ) + đ (đŚ2đ+1 , đŚ2đ+2 )óľ¨óľ¨óľ¨ (15)
óľ¨óľ¨ óľ¨ óľ¨óľ¨đ (đĽ2đ+1 , đĽ2đ+2 )óľ¨óľ¨óľ¨ â¤
1 đź óľ¨ óľ¨ ( ) óľ¨óľ¨đ (đĽ2đ , đĽ2đ+1 )óľ¨óľ¨óľ¨ 2 1âđ˝ óľ¨
(12)
1 đź óľ¨ óľ¨ + ( ) óľ¨óľ¨đ (đŚ2đ , đŚ2đ+1 )óľ¨óľ¨óľ¨ . 2 1âđ˝ óľ¨
As |1 + đ(đĽ2đ+1 , đĽ2đ+2 ) + đ(đŚ2đ+1 , đŚ2đ+2 )| > |đ(đĽ2đ+1 , đĽ2đ+2 )|, therefore đź óľ¨ 1 óľ¨ óľ¨óľ¨ óľ¨ ) óľ¨óľ¨đ (đĽ2đ+1 , đĽ2đ+2 )óľ¨óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨đ (đĽ2đ+2 , đĽ2đ+3 )óľ¨óľ¨óľ¨ ⤠( 2 1âđ˝ óľ¨ 1 đź óľ¨ óľ¨ + ( ) óľ¨óľ¨đ (đŚ2đ+1 , đŚ2đ+2 )óľ¨óľ¨óľ¨ . 2 1âđ˝ óľ¨
Similarly, one can show that
(16)
Similarly, one can show that đź óľ¨óľ¨ óľ¨ 1 óľ¨ óľ¨ ) óľ¨óľ¨đ (đŚ2đ , đŚ2đ+1 )óľ¨óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨đ (đŚ2đ+1 , đŚ2đ+2 )óľ¨óľ¨óľ¨ ⤠( 2 1âđ˝ óľ¨ 1 đź óľ¨ óľ¨ + ( ) óľ¨óľ¨đ (đĽ2đ , đĽ2đ+1 )óľ¨óľ¨óľ¨ . 2 1âđ˝ óľ¨
(13)
đź óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨ óľ¨ óľ¨ óľ¨đ (đŚ2đ+1 , đŚ2đ+2 )óľ¨óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨đ (đŚ2đ+2 , đŚ2đ+3 )óľ¨óľ¨óľ¨ ⤠1âđ˝óľ¨ +
1 đź óľ¨ óľ¨ ( ) óľ¨óľ¨đ (đĽ2đ+1 , đĽ2đ+2 )óľ¨óľ¨óľ¨ . 2 1âđ˝ óľ¨
(17)
4
Journal of Applied Mathematics and đŚ ≠ đ(đŚ, đĽ) so that 0 âş đ(đĽ, đ(đĽ, đŚ)) = đ1 and 0 âş đ(đŚ, đ(đŚ, đĽ)) = đ2 ; we would then have
Adding (12)â(17), we get
óľ¨óľ¨ óľ¨ óľ¨ óľ¨ óľ¨óľ¨đ (đĽ2đ+1 , đĽ2đ+2 )óľ¨óľ¨óľ¨ + óľ¨óľ¨óľ¨đ (đŚ2đ+1 , đŚ2đ+2 )óľ¨óľ¨óľ¨
đ1 = đ (đĽ, đ (đĽ, đŚ)) ⪯ đ (đĽ, đĽ2đ+2 ) + đ (đĽ2đ+2 , đ (đĽ, đŚ))
đź óľ¨óľ¨ đź óľ¨óľ¨ óľ¨ óľ¨ óľ¨đ (đĽ2đ , đĽ2đ+1 )óľ¨óľ¨óľ¨ + óľ¨đ (đŚ2đ , đŚ2đ+1 )óľ¨óľ¨óľ¨ 1âđ˝óľ¨ 1âđ˝óľ¨ óľ¨óľ¨ óľ¨ óľ¨ óľ¨ óľ¨óľ¨đ (đĽ2đ+2 , đĽ2đ+3 )óľ¨óľ¨óľ¨ + óľ¨óľ¨óľ¨đ (đŚ2đ+2 , đŚ2đ+3 )óľ¨óľ¨óľ¨
⪯ đ (đĽ, đĽ2đ+2 ) + đ (đ (đĽ2đ+1 , đŚ2đ+1 ) , đ (đĽ, đŚ))
â¤
â¤
⪯ đ (đĽ, đĽ2đ+2 ) +
đź óľ¨óľ¨ đź óľ¨óľ¨ óľ¨ óľ¨ óľ¨đ (đĽ2đ+1 , đĽ2đ+2 )óľ¨óľ¨óľ¨ + óľ¨đ (đŚ2đ+1 , đŚ2đ+2 )óľ¨óľ¨óľ¨ . 1âđ˝óľ¨ 1âđ˝óľ¨ (18)
If â = đź/(1 â đ˝) < 1, then from (18), we get
+
đ˝đ (đĽ2đ+1 , đ (đĽ2đ+1 , đŚ2đ+1 )) đ (đĽ, đ (đĽ, đŚ)) 1 + đ (đĽ2đ+1 , đĽ) + đ (đŚ2đ+1 , đŚ)
+
đžđ (đĽ, đ (đĽ2đ+1 , đŚ2đ+1 )) đ (đĽ2đ+1 , đ (đĽ, đŚ)) 1 + đ (đĽ2đ+1 , đĽ) + đ (đŚ2đ+1 , đŚ)
= đ (đĽ, đĽ2đ+2 ) +
óľ¨óľ¨ óľ¨ óľ¨ óľ¨ óľ¨óľ¨đ (đĽđ , đĽđ+1 )óľ¨óľ¨óľ¨ + óľ¨óľ¨óľ¨đ (đŚđ , đŚđ+1 )óľ¨óľ¨óľ¨ óľ¨ óľ¨ óľ¨ óľ¨ â¤ â (óľ¨óľ¨óľ¨đ (đĽđâ1 , đĽđ )óľ¨óľ¨óľ¨ + óľ¨óľ¨óľ¨đ (đŚđâ1 , đŚđ )óľ¨óľ¨óľ¨)
(19)
óľ¨ óľ¨ óľ¨ óľ¨ â¤ â
â
â
⤠âđ (óľ¨óľ¨óľ¨đ (đĽ0 , đĽ1 )óľ¨óľ¨óľ¨ + óľ¨óľ¨óľ¨đ (đŚ0 , đŚ1 )óľ¨óľ¨óľ¨) .
đź (đ (đĽ2đ+1 , đĽ) + đ (đŚ2đ+1 , đŚ)) 2
(22)
đź (đ (đĽ2đ+1 , đĽ) + đ (đŚ2đ+1 , đŚ)) 2
+
đ˝đ (đĽ2đ+1 , đĽ2đ+2 ) đ (đĽ, đ (đĽ, đŚ)) 1 + đ (đĽ2đ+1 , đĽ) + đ (đŚ2đ+1 , đŚ)
+
đžđ (đĽ, đĽ2đ+2 ) đ (đĽ2đ+1 , đ (đĽ, đŚ)) 1 + đ (đĽ2đ+1 , đĽ) + đ (đŚ2đ+1 , đŚ)
so that Now if |đ(đĽđ , đĽđ+1 )| + |đ(đŚđ , đŚđ+1 )| = đżđ , then
đżđ ⤠âđżđâ1 ⤠â
â
â
⤠âđ đż0 .
(20)
Without loss of generality, we take đ > đ. Since 0 ⤠â < 1, so we get
óľ¨ óľ¨ óľ¨ óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨đ (đĽđ , đĽđ )óľ¨óľ¨óľ¨ + óľ¨óľ¨óľ¨đ (đŚđ , đŚđ )óľ¨óľ¨óľ¨ óľ¨ óľ¨ óľ¨ óľ¨ â¤ óľ¨óľ¨óľ¨đ (đĽđ , đĽđ+1 )óľ¨óľ¨óľ¨ + óľ¨óľ¨óľ¨đ (đŚđ , đŚđ+1 )óľ¨óľ¨óľ¨ + â
â
â
óľ¨ óľ¨ óľ¨ óľ¨ + óľ¨óľ¨óľ¨đ (đĽđâ1 , đĽđ )óľ¨óľ¨óľ¨ + óľ¨óľ¨óľ¨đ (đŚđâ1 , đŚđ )óľ¨óľ¨óľ¨ đ
đ+1
⤠[â đż0 + â đâ1
đâ1
đż0 + â
â
â
+ â
(21)
óľ¨ óľ¨ óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨ óľ¨ đź óľ¨óľ¨đ (đĽ2đ+1 , đĽ) + đ (đŚ2đ+1 , đŚ)óľ¨óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨đ1 óľ¨óľ¨ ⤠óľ¨óľ¨đ (đĽ, đĽ2đ+2 )óľ¨óľ¨óľ¨ + óľ¨ 2 óľ¨ óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨ đ˝ óľ¨đ (đĽ2đ+1 , đĽ2đ+2 )óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨đ (đĽ, đ (đĽ, đŚ))óľ¨óľ¨óľ¨ + óľ¨óľ¨óľ¨ óľ¨ óľ¨óľ¨1 + đ (đĽ2đ+1 , đĽ) + đ (đŚ2đ+1 , đŚ)óľ¨óľ¨óľ¨ óľ¨ óľ¨óľ¨ óľ¨ đž óľ¨óľ¨đ (đĽ, đĽ2đ+2 )óľ¨óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨óľ¨đ (đĽ2đ+1 , đ (đĽ, đŚ))óľ¨óľ¨óľ¨ + óľ¨óľ¨óľ¨ óľ¨ . óľ¨óľ¨1 + đ (đĽ2đ+1 , đĽ) + đ (đŚ2đ+1 , đŚ)óľ¨óľ¨óľ¨
By taking đ â +â, we get |đ(đĽ, đ(đĽ, đŚ))| = 0 which is a contradiction so that đĽ = đ(đĽ, đŚ). Similarly, one can prove that đŚ = đ(đŚ, đĽ). It follows similarly that đĽ = đ(đĽ, đŚ) and đŚ = đ(đŚ, đĽ). So we have proved that (đĽ, đŚ) is a common coupled fixed point of đ and đ. We now show that đ and đ have a unique common coupled fixed point. For this, assume that (đĽâ , đŚâ ) â đ is a second common coupled fixed point of đ and đ. Then
đż0 ] đ (đĽ, đĽâ ) = đ (đ (đĽ, đŚ) , đ (đĽâ , đŚâ ))
đ
⤠â â đż0 ół¨â 0,
as đ, đ ół¨â +â.
đ=đ
This implies that {đĽđ } and {đŚđ } are Cauchy sequences in đ. Since đ is complete, there exists đĽ, đŚ â đ such that đĽđ â đĽ and đŚđ â đŚ as đ â +â. We now show that đĽ = đ(đĽ, đŚ) and đŚ = đ(đŚ, đĽ). We suppose on the contrary that đĽ ≠ đ(đĽ, đŚ)
(23)
⪯
đź (đ (đĽ, đĽâ ) + đ (đŚ, đŚâ )) 2 +
đ˝đ (đĽ, đ (đĽ, đŚ)) đ (đĽâ , đ (đĽâ , đŚâ )) 1 + đ (đĽ, đĽâ ) + đ (đŚ, đŚâ )
+
đžđ (đĽ, đ (đĽâ , đŚâ )) đ (đĽâ , đ (đĽ, đŚ)) 1 + đ (đĽ, đĽâ ) + đ (đŚ, đŚâ )
Journal of Applied Mathematics ⪯
5
đź (đ (đĽ, đĽâ ) + đ (đŚ, đŚâ )) 2 +
đ˝đ (đĽ, đĽ) đ (đĽâ , đĽâ ) 1 + đ (đĽ, đĽâ ) + đ (đŚ, đŚâ )
+
đžđ (đĽ, đĽâ ) đ (đĽâ , đĽ) 1 + đ (đĽ, đĽâ ) + đ (đŚ, đŚâ )
Corollary 12. Let (đ, đ) be a complete complex-valued metric space, and let the mapping đ : đ Ă đ â đ satisfy đ (đđ (đĽ, đŚ) , đđ (đ˘, V)) ⪯ (24)
đź (đ (đĽ, u) + đ (đŚ, V)) 2 + (đ˝đ (đĽ, đđ (đĽ, đŚ)) đ (đ˘, đđ (đ˘, V))
(30)
+ đžđ (đ˘, đđ (đĽ, đŚ)) đ (đĽ, đđ (đ˘, V)))
so that óľ¨óľ¨ đź (đ (đĽ, đĽâ ) + đ (đŚ, đŚâ )) óľ¨óľ¨ óľ¨ óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨ â óľ¨ óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨đ (đĽ, đĽ )óľ¨óľ¨óľ¨ ⤠óľ¨óľ¨óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨ 2 óľ¨óľ¨ óľ¨ óľ¨óľ¨ óľ¨ óľ¨ óľ¨ đž óľ¨đ (đĽ, đĽâ )óľ¨óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨óľ¨đ (đĽâ , đĽ)óľ¨óľ¨óľ¨ + óľ¨óľ¨ óľ¨ óľ¨. óľ¨óľ¨1 + đ (đĽ, đĽâ ) + đ (đŚ, đŚâ )óľ¨óľ¨óľ¨
Ă (1 + đ (đĽ, đ˘) + đ (đŚ, V)) (25)
=(
đź óľ¨ óľ¨ ) óľ¨óľ¨đ (đŚ, đŚâ )óľ¨óľ¨óľ¨ . 2 â đź â 2đž óľ¨
(26)
Similarly, one can easily prove that óľ¨óľ¨ â óľ¨ óľ¨óľ¨đ (đŚ, đŚ )óľ¨óľ¨óľ¨ ⤠(
đź óľ¨ óľ¨ ) óľ¨óľ¨đ (đĽ, đĽâ )óľ¨óľ¨óľ¨ . 2 â đź â 2đž óľ¨
for all đĽ, đŚ, đ˘, V â đ, where đź, đ˝, and đž are nonnegative reals with đź + đ˝ + đž < 1. Then, đ has a unique coupled fixed point. Theorem 13. Let (đ, đ) be a complete complex-valued metric space, and let the mappings đ, đ : đ Ă đ â đ satisfy
Since |1 + đ(đĽ, đĽâ ) + đ(đŚ, đŚâ )| > |đ(đĽ, đĽâ )|, so we get óľ¨óľ¨ đź (đ (đĽ, đĽâ ) + đ (đŚ, đŚâ )) óľ¨óľ¨ óľ¨ óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨ â óľ¨ óľ¨óľ¨ + đž óľ¨óľ¨óľ¨óľ¨đ (đĽ, đĽâ )óľ¨óľ¨óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨đ (đĽ, đĽ )óľ¨óľ¨óľ¨ ⤠óľ¨óľ¨óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨ 2 óľ¨óľ¨ óľ¨
â1
(27)
đ (đ (đĽ, đŚ) , đ (đ˘, V)) đź (đ (đĽ, đ˘) + đ (đŚ, V)) { { { { 2 { { { đ˝đ (đĽ, đ (đĽ, đŚ)) đ (đ˘, đ (đ˘, V)) { ⪯ { + đ (đĽ, đ (đ˘, V))+đ (đ˘, đ (đĽ, đŚ)) + đ (đĽ, đ˘) + đ (đŚ, V) , { { { { if đˇ ≠ 0 { { { 0, if đˇ=0 { (31)
If we add (26) and (27), we get óľ¨óľ¨ â óľ¨ óľ¨ â óľ¨ óľ¨óľ¨đ (đĽ, đĽ )óľ¨óľ¨óľ¨ + óľ¨óľ¨óľ¨đ (đŚ, đŚ )óľ¨óľ¨óľ¨ (28)
for all đĽ, đŚ, đ˘, V â đ, where đˇ = đ(đĽ, đ(đ˘, đŚ)) + đ(đ˘, đ(đĽ, đŚ)) + đ(đĽ, đ˘) + đ(đŚ, V) and đź, đ˝ are nonnegative reals with đź + đ˝ < 1. Then đ and đ have a unique common coupled fixed point.
which is a contradiction because đź + đ˝ + đž < 1. Thus, we get đĽâ = đĽ and đŚâ = đŚ, which proves the uniqueness of common coupled fixed point of đ and đ.
Proof. Let đĽ0 and đŚ0 be arbitrary points in đ. Define đĽ2đ+1 = đ(đĽ2đ , đŚ2đ ), đŚ2đ+1 = đ(đŚ2đ , đĽ2đ ) and đĽ2đ+2 = đ(đĽ2đ+1 , đŚ2đ+1 ), đŚ2đ+2 = đ(đŚ2đ+1 , đĽ2đ+1 ), for đ = 0, 1, . . .. Now, we assume that
â¤(
đź óľ¨ óľ¨ óľ¨ óľ¨ ) (óľ¨óľ¨đ (đĽ, đĽâ )óľ¨óľ¨óľ¨ + óľ¨óľ¨óľ¨đ (đŚ, đŚâ )óľ¨óľ¨óľ¨) , 2 â đź â 2đž óľ¨
By setting đ = đ in Theorem 10, one deduces the following. Corollary 11. Let (đ, đ) be a complete complex-valued metric space, and let the mapping đ : đ Ă đ â đ satisfy đ (đ (đĽ, đŚ) , đ (đ˘, V)) ⪯
đˇđ (đĽ2đ , đŚ2đ ) = đ (đĽ2đ , đ (đĽ2đ+1 , đŚ2đ+1 )) + đ (đĽ2đ+1 , đ (đĽ2đ , đŚ2đ )) + đ (đĽ2đ , đĽ2đ+1 ) + đ (đŚ2đ , đŚ2đ+1 ) = đ (đĽ2đ , đĽ2đ+2 ) + đ (đĽ2đ , đĽ2đ+1 )
đź (đ (đĽ, đ˘) + đ (đŚ, V)) 2
+ đ (đŚ2đ , đŚ2đ+1 ) ≠ 0,
+ (đ˝đ (đĽ, đ (đĽ, đŚ)) đ (đ˘, đ (đ˘, V))
(29)
+ đžđ (đ˘, đ (đĽ, đŚ)) đ (đĽ, đ (đ˘, V))) â1
Ă (1 + đ (đĽ, đ˘) + đ (đŚ, V))
for all đĽ, đŚ, đ˘, V â đ, where đź, đ˝, and đž are nonnegative reals with đź + đ˝ + đž < 1. Then đ has a unique coupled fixed point.
đˇđ (đŚ2đ , đĽ2đ ) = đ (đŚ2đ , đ (đŚ2đ+1 , đĽ2đ+1 )) + đ (đŚ2đ+1 , đ (đŚ2đ , đĽ2đ )) + đ (đĽ2đ , đĽ2đ+1 ) + đ (đŚ2đ , đŚ2đ+1 ) = đ (đŚ2đ , đŚ2đ+2 ) + đ (đĽ2đ , đĽ2đ+1 ) + đ (đŚ2đ , đŚ2đ+1 ) ≠ 0.
(32)
6
Journal of Applied Mathematics Then,
Now, if đˇđ (đĽ2đ+1 , đŚ2đ+1 )
đ (đĽ2đ+1 , đĽ2đ+2 )
= đ (đĽ2đ+2 , đ (đĽ2đ+1 , đŚ2đ+1 ))
= đ (đ (đĽ2đ , đŚ2đ ) , đ (đĽ2đ+1 , đŚ2đ+1 )) ⪯
+ đ (đĽ2đ+1 , đ (đĽ2đ+2 , đŚ2đ+2 ))
đź (đ (đĽ2đ , đĽ2đ+1 ) + đ (đŚ2đ , đŚ2đ+1 )) 2 +
+ đ (đĽ2đ+2 , đĽ2đ+1 ) + đ (đŚ2đ+2 , đŚ2đ+1 )
đ˝đ (đĽ2đ , đ (đĽ2đ , đŚ2đ )) đ (đĽ2đ+1 , đ (đĽ2đ+1 , đŚ2đ+1 )) đˇđ (đĽ2đ , đŚ2đ )
đź (đ (đĽ2đ , đĽ2đ+1 ) + đ (đŚ2đ , đŚ2đ+1 )) = 2
= đ (đĽ2đ+1 , đĽ2đ+3 ) + đ (đĽ2đ+2 , đĽ2đ+1 ) + đ (đŚ2đ+2 , đŚ2đ+1 ) ≠ 0, we get
+ (đ˝đ (đĽ2đ , đĽ2đ+1 ) đ (đĽ2đ+1 , đĽ2đ+2 ))
đ (đĽ2đ+2 , đĽ2đ+3 )
Ă (đ (đĽ2đ , đĽ2đ+2 ) + đ (đĽ2đ , đĽ2đ+1 )
= đ (đ (đĽ2đ+1 , đŚ2đ+1 ) , đ (đĽ2đ+2 , đŚ2đ+2 ))
â1
+ đ (đŚ2đ , đŚ2đ+1 ))
⪯
(33)
Ă đ (đĽ2đ+1 , đ (đĽ2đ+1 , đŚ2đ+1 ))) â1
Ă (đˇđ (đĽ2đ+1 , đŚ2đ+1 )) =
đź (đ (đĽ2đ+2 , đĽ2đ+1 ) + đ (đŚ2đ+2 , đŚ2đ+1 )) 2 Ă (đ (đĽ2đ+1 , đĽ2đ+3 ) + đ (đĽ2đ+2 , đĽ2đ+1 ) â1
+ đ (đŚ2đ+2 , đŚ2đ+1 )) , which implies that óľ¨óľ¨ óľ¨ óľ¨óľ¨đ (đĽ2đ+2 , đĽ2đ+3 )óľ¨óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨ đź (đ (đĽ óľ¨óľ¨ óľ¨ 2đ+2 , đĽ2đ+1 ) + đ (đŚ2đ+2 , đŚ2đ+1 )) óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨ ⤠đź óľ¨óľ¨óľ¨óľ¨ 2 óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨óľ¨ óľ¨ óľ¨óľ¨ óľ¨ + (đ˝ óľ¨óľ¨óľ¨đ (đĽ2đ+2 , đĽ2đ+3 )óľ¨óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨óľ¨đ (đĽ2đ+1 , đĽ2đ+2 )óľ¨óľ¨óľ¨) óľ¨ Ă (óľ¨óľ¨óľ¨đ (đĽ2đ+1 , đĽ2đ+3 ) + đ (đĽ2đ+2 , đĽ2đ+1 ) óľ¨ â1 + đ (đŚ2đ+2 , đŚ2đ+1 )óľ¨óľ¨óľ¨) óľ¨óľ¨óľ¨ đź (đ (đĽ2đ+2 , đĽ2đ+1 ) + đ (đŚ2đ+2 , đŚ2đ+1 )) óľ¨óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨ ⤠đź óľ¨óľ¨óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨ 2 óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨ + đ˝ óľ¨óľ¨đ (đĽ2đ+1 , đĽ2đ+2 )óľ¨óľ¨
óľ¨óľ¨ óľ¨ óľ¨óľ¨đ (đĽ2đ+1 , đĽ2đ+2 )óľ¨óľ¨óľ¨
óľ¨ óľ¨ (35) ⤠óľ¨óľ¨óľ¨đ (đĽ2đ+1 , đĽ2đ ) + đ (đĽ2đ , đĽ2đ+2 ) + đ (đŚ2đ , đŚ2đ+1 )óľ¨óľ¨óľ¨ .
Therefore, óľ¨óľ¨ óľ¨ óľ¨óľ¨đ (đĽ2đ+1 , đĽ2đ+2 )óľ¨óľ¨óľ¨ (36) (đź + 2đ˝) óľ¨óľ¨ óľ¨ đźóľ¨ óľ¨ óľ¨óľ¨đ (đĽ2đ , đĽ2đ+1 )óľ¨óľ¨óľ¨ + óľ¨óľ¨óľ¨đ (đŚ2đ , đŚ2đ+1 )óľ¨óľ¨óľ¨ . 2 2
(40)
as
Similarly, one can easily prove that
óľ¨óľ¨ óľ¨ óľ¨óľ¨đ (đĽ2đ+2 , đĽ2đ+3 )óľ¨óľ¨óľ¨
óľ¨óľ¨ óľ¨ óľ¨óľ¨đ (đŚ2đ+1 , đŚ2đ+2 )óľ¨óľ¨óľ¨ (đź + 2đ˝) óľ¨óľ¨ óľ¨ đźóľ¨ óľ¨ â¤ óľ¨óľ¨đ (đŚ2đ , đŚ2đ+1 )óľ¨óľ¨óľ¨ + óľ¨óľ¨óľ¨đ (đĽ2đ , đĽ2đ+1 )óľ¨óľ¨óľ¨ . 2 2
(39)
+ (đ˝đ (đĽ2đ+2 , đĽ2đ+3 ) đ (đĽ2đ+1 , đĽ2đ+2 ))
(34)
as
â¤
đź (đ (đĽ2đ+2 , đĽ2đ+1 ) + đ (đŚ2đ+2 , đŚ2đ+1 )) 2 + (đ˝đ (đĽ2đ+2 , đ (đĽ2đ+2 , đŚ2đ+2 ))
which implies that óľ¨óľ¨ óľ¨ óľ¨óľ¨đ (đĽ2đ+1 , đĽ2đ+2 )óľ¨óľ¨óľ¨ óľ¨ óľ¨ đź óľ¨óľ¨đ (đĽ2đ , đĽ2đ+1 ) + đ (đŚ2đ , đŚ2đ+1 )óľ¨óľ¨óľ¨ â¤ óľ¨ 2 óľ¨óľ¨ óľ¨ óľ¨óľ¨ + (đ˝ óľ¨óľ¨đ (đĽ2đ , đĽ2đ+1 )óľ¨óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨óľ¨đ (đĽ2đ+1 , đĽ2đ+2 )óľ¨óľ¨óľ¨) óľ¨ Ă (óľ¨óľ¨óľ¨đ (đĽ2đ , đĽ2đ+2 ) + đ (đĽ2đ , đĽ2đ+1 ) óľ¨ â1 + đ (đŚ2đ , đŚ2đ+1 )óľ¨óľ¨óľ¨) óľ¨ óľ¨ đź óľ¨óľ¨đ (đĽ2đ , đĽ2đ+1 ) + đ (đŚ2đ , đŚ2đ+1 )óľ¨óľ¨óľ¨ â¤ óľ¨ 2 óľ¨ óľ¨óľ¨ + đ˝ óľ¨óľ¨đ (đĽ2đ , đĽ2đ+1 )óľ¨óľ¨óľ¨
(38)
(37)
óľ¨ â¤ óľ¨óľ¨óľ¨đ (đĽ2đ+2 , đĽ2đ+1 ) + đ (đĽ2đ+1 , đĽ2đ+3 ) óľ¨ + đ (đŚ2đ+2 , đŚ2đ+1 )óľ¨óľ¨óľ¨ .
(41)
Journal of Applied Mathematics
7
Therefore, óľ¨óľ¨ óľ¨ óľ¨óľ¨đ (đĽ2đ+2 , đĽ2đ+3 )óľ¨óľ¨óľ¨ óľ¨ óľ¨ óľ¨ óľ¨ đź óľ¨óľ¨đ (đĽ2đ+2 , đĽ2đ+1 )óľ¨óľ¨óľ¨ đź óľ¨óľ¨óľ¨đ (đŚ2đ+2 , đŚ2đ+1 )óľ¨óľ¨óľ¨ â¤ óľ¨ + 2 2 óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨ + đ˝ óľ¨óľ¨đ (đĽ2đ+1 , đĽ2đ+2 )óľ¨óľ¨ =
đĽ = đ(đĽ, đŚ) and đŚ = đ(đŚ, đĽ). We suppose on the contrary that đĽ ≠ đ(đĽ, đŚ) and đŚ ≠ đ(đŚ, đĽ) so that 0 âş đ(đĽ, đ(đĽ, đŚ)) = đ1 and 0 âş đ(đŚ, đ(đŚ, đĽ)) = đ2 ; we would then have đ1 = đ (đĽ, đ (đĽ, đŚ)) ⪯ đ (đĽ, đĽ2đ+2 ) + đ (đĽ2đ+2 , đ (đĽ, đŚ)) (42)
(đź + 2đ˝) óľ¨óľ¨ óľ¨ óľ¨óľ¨đ (đĽ2đ+1 , đĽ2đ+2 )óľ¨óľ¨óľ¨ 2 đźóľ¨ óľ¨ + óľ¨óľ¨óľ¨đ (đŚ2đ+1 , đŚ2đ+2 )óľ¨óľ¨óľ¨ . 2
⪯ đ (đĽ, đĽ2đ+2 ) + đ (đ (đĽ2đ+1 , đŚ2đ+1 ) , đ (đĽ, đŚ)) ⪯ đ (đĽ, đĽ2đ+2 ) +
+ (đ˝đ (đĽ2đ+1 , đ (đĽ2đ+1 , đŚ2đ+1 )) đ (đĽ, đ (đĽ, đŚ))) Ă (đ (đĽ2đ+1 , đ (đĽ, đŚ)) + đ (đĽ, đ (đĽ2đ+1 , đŚ2đ+1 ))
Similarly, if đˇđ (đŚ2đ+1 , đĽ2đ+1 ) ≠ 0, one can easily prove that óľ¨óľ¨ óľ¨ (đź + 2đ˝) óľ¨óľ¨ óľ¨ óľ¨óľ¨đ (đŚ2đ+2 , đŚ2đ+3 )óľ¨óľ¨óľ¨ ⤠óľ¨óľ¨đ (đŚ2đ+1 , đŚ2đ+2 )óľ¨óľ¨óľ¨ 2 đźóľ¨ óľ¨ + óľ¨óľ¨óľ¨đ (đĽ2đ+1 , đĽ2đ+2 )óľ¨óľ¨óľ¨ . 2
(43)
â1
+ đ (đĽ2đ+1 , đĽ) + đ (đŚ2đ+1 , đŚ)) ⪯ đ (đĽ, đĽ2đ+2 ) +
óľ¨óľ¨ óľ¨ óľ¨ óľ¨ óľ¨óľ¨đ (đĽ2đ+1 , đĽ2đ+2 )óľ¨óľ¨óľ¨ + óľ¨óľ¨óľ¨đ (đŚ2đ+1 , đŚ2đ+2 )óľ¨óľ¨óľ¨ óľ¨ óľ¨ óľ¨ óľ¨ â¤ (đź + đ˝) (óľ¨óľ¨óľ¨đ (đĽ2đ , đĽ2đ+1 )óľ¨óľ¨óľ¨ + óľ¨óľ¨óľ¨đ (đŚ2đ , đŚ2đ+1 )óľ¨óľ¨óľ¨) . (44) óľ¨óľ¨ óľ¨ óľ¨ óľ¨ óľ¨óľ¨đ (đĽ2đ+2 , đĽ2đ+3 )óľ¨óľ¨óľ¨ + óľ¨óľ¨óľ¨đ (đŚ2đ+2 , đŚ2đ+3 )óľ¨óľ¨óľ¨ óľ¨ óľ¨ óľ¨ óľ¨ â¤ (đź + đ˝) (óľ¨óľ¨óľ¨đ (đĽ2đ+1 , đĽ2đ+2 )óľ¨óľ¨óľ¨ + óľ¨óľ¨óľ¨đ (đŚ2đ+1 , đŚ2đ+2 )óľ¨óľ¨óľ¨) . If â = (đź + đ˝) < 1, then, from (44), we get óľ¨óľ¨ óľ¨ óľ¨ óľ¨ óľ¨óľ¨đ (đĽđ , đĽđ+1 )óľ¨óľ¨óľ¨ + óľ¨óľ¨óľ¨đ (đŚđ , đŚđ+1 )óľ¨óľ¨óľ¨ óľ¨ óľ¨ óľ¨ óľ¨ â¤ â (óľ¨óľ¨óľ¨đ (đĽđâ1 , đĽđ )óľ¨óľ¨óľ¨ + óľ¨óľ¨óľ¨đ (đŚđâ1 , đŚđ )óľ¨óľ¨óľ¨) óľ¨ óľ¨ â¤ â
â
â
⤠âđ (óľ¨óľ¨óľ¨đ (đĽ0 , đĽ1 )óľ¨óľ¨óľ¨
(45)
Now if |đ(đĽđ , đĽđ+1 )| + |đ(đŚđ , đŚđ+1 )| = đżđ , then đżđ ⤠âđżđâ1 ⤠â
â
â
⤠â đż0 .
⤠[âđ đż0 + âđ+1 đż0 + â
â
â
+ âđâ1 đż0 ] đâ1
Ă (đ (đĽ2đ+1 , đ (đĽ, đŚ)) + đ (đĽ, đĽ2đ+2 ) â1
+ đ (đĽ2đ+1 , đĽ) + đ (đŚ2đ+1 , đŚ) ) , so that óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨ óľ¨ đźóľ¨ óľ¨ óľ¨óľ¨đ1 óľ¨óľ¨ ⤠óľ¨óľ¨đ (đĽ, đĽ2đ+2 )óľ¨óľ¨óľ¨ + óľ¨óľ¨óľ¨đ (đĽ2đ+1 , đĽ) + đ (đŚ2đ+1 , đŚ)óľ¨óľ¨óľ¨ 2 óľ¨ óľ¨óľ¨ óľ¨ + (đ˝ óľ¨óľ¨óľ¨đ1 óľ¨óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨óľ¨đ (đĽ2đ+1 , đĽ2đ+2 )óľ¨óľ¨óľ¨) óľ¨ Ă (óľ¨óľ¨óľ¨đ (đĽ2đ+1 , đ (đĽ, đŚ)) + đ (đĽ, đĽ2đ+2 ) óľ¨ â1 + đ (đĽ2đ+1 , đĽ) + đ (đŚ2đ+1 , đŚ) óľ¨óľ¨óľ¨) .
(49)
đ2 = đ (đŚ, đ (đŚ, đĽ)) ⪯ đ (đŚ, đŚ2đ+2 ) + đ (đŚ2đ+2 , đ (đŚ, đĽ)) (46)
Without loss of generality, we take đ > đ. Since 0 ⤠â < 1, so we get óľ¨ óľ¨ óľ¨ óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨đ (đĽđ , đĽđ )óľ¨óľ¨óľ¨ + óľ¨óľ¨óľ¨đ (đŚđ , đŚđ )óľ¨óľ¨óľ¨ óľ¨ óľ¨ óľ¨ óľ¨ â¤ óľ¨óľ¨óľ¨đ (đĽđ , đĽđ+1 )óľ¨óľ¨óľ¨ + óľ¨óľ¨óľ¨đ (đŚđ , đŚđ+1 )óľ¨óľ¨óľ¨ + â
â
â
óľ¨ óľ¨ óľ¨ óľ¨ + óľ¨óľ¨óľ¨đ (đĽđâ1 , đĽđ )óľ¨óľ¨óľ¨ + óľ¨óľ¨óľ¨đ (đŚđâ1 , đŚđ )óľ¨óľ¨óľ¨
đź (đ (đĽ2đ+1 , đĽ) + đ (đŚ2đ+1 , đŚ)) 2
By taking đ â +â, we get |đ(đĽ, đ(đĽ, đŚ))| = 0 which is a contradiction so that đĽ = đ(đĽ, đŚ). Now
+ | đ (đŚ0 , đŚ1 ) |) .
đ
(48)
+ (đ˝đ1 đ (đĽ2đ+1 , đĽ2đ+2 ))
Adding the inequalities (36)â(43), we get
⤠â âđ đż0 ół¨â 0,
đź (đ (đĽ2đ+1 , đĽ) + đ (đŚ2đ+1 , đŚ)) 2
⪯ đ (đŚ, đŚ2đ+2 ) + đ (đ (đŚ2đ+1 , đĽ2đ+1 ) , đ (đŚ, đĽ)) ⪯ đ (đŚ, đŚ2đ+2 ) +
đź (đ (đŚ2đ+1 , đŚ) + đ (đĽ2đ+1 , đĽ)) 2
+ (đ˝đ (đŚ2đ+1 , đ (đŚ2đ+1 , đĽ2đ+1 )) đ (đŚ, đ (đŚ, đĽ))) Ă (đ (đŚ2đ+1 , đ (đŚ, đĽ)) + đ (đŚ, đ (đŚ2đ+1 , đĽ2đ+1 )) (47)
as đ, đ ół¨â +â.
đ=đ
This implies that {đĽđ } and {đŚđ } are Cauchy sequences in đ. Since đ is complete, so there exists đĽ, đŚ â đ such that đĽđ â đĽ and đŚđ â đŚ as đ â +â. We now show that
â1
+ đ (đŚ2đ+1 , đŚ) + đ (đĽ2đ+1 , đĽ)) ⪯ đ (đŚ, đŚ2đ+2 ) +
đź (đ (đŚ2đ+1 , đŚ) + đ (đĽ2đ+1 , đĽ)) 2
+ (đ˝đ2 đ (đŚ2đ+1 , đŚ2đ+2 )) Ă (đ (đŚ2đ+1 , đ (đŚ, đĽ)) + đ (đŚ, đŚ2đ+2 ) â1
+ đ (đŚ2đ+1 , đŚ) + đ (đĽ2đ+1 , đĽ) ) ,
(50)
8
Journal of Applied Mathematics Corollary 15. Let (đ, đ) be a complete complex-valued metric space, and let the mapping đ : đ Ă đ â đ satisfy
which implies that óľ¨ đźóľ¨ óľ¨ óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨đ2 óľ¨óľ¨ ⤠óľ¨óľ¨đ (đŚ, đŚ2đ+2 )óľ¨óľ¨óľ¨ + óľ¨óľ¨óľ¨đ (đŚ2đ+1 , đŚ) đ (đĽ2đ+1 , đĽ)óľ¨óľ¨óľ¨ 2 óľ¨ óľ¨óľ¨ óľ¨ + (đ˝ óľ¨óľ¨óľ¨đ2 óľ¨óľ¨óľ¨ óľ¨óľ¨óľ¨đ (đŚ2đ+1 , đŚ2đ+2 )óľ¨óľ¨óľ¨) óľ¨ Ă (óľ¨óľ¨óľ¨đ (đŚ2đ+1 , đ (đŚ, đĽ)) + đ (đŚ, đŚ2đ+2 ) óľ¨ â1 + đ (đŚ2đ+1 , đŚ) + đ (đĽ2đ+1 , đĽ) óľ¨óľ¨óľ¨) ,
đ (đ (đĽ, đŚ) , đ (đ˘, V)) (51)
Which, on making đ â +â, gives us |đ(đŚ, đ(đŚ, đĽ))| = 0 which is a contradiction so that đŚ = đ(đŚ, đĽ). It follows similarly that đĽ = đ(đĽ, đŚ) and đŚ = đ(đŚ, đĽ). So we have proved that (đĽ, đŚ) is a common coupled fixed point of đ and đ. As in Theorem 10, the uniqueness of common coupled fixed point remains a consequence of contraction condition (31). We have obtained the existence and uniqueness of a unique common coupled fixed point if đˇđ (đĽ2đ , đŚ2đ ) , đˇđ (đŚ2đ , đĽ2đ ) , đˇđ (đĽ2đ+1 , đŚ2đ+1 ) , đˇđ (đŚ2đ+1 , đĽ2đ+1 ) ≠ 0
(52)
for all đ â N. Now, assume that đˇđ (đĽ2đ , đŚ2đ ) = 0 for some đ â N. From đ (đĽ2đ , đĽ2đ+2 ) + đ (đĽ2đ , đĽ2đ+1 ) + đ (đŚ2đ , đŚ2đ+1 ) = 0,
(53)
we obtain that đĽ2đ = đĽ2đ+1 = đĽ2đ+2 and đŚ2đ = đŚ2đ+1 . If đˇđ (đŚ2đ , đĽ2đ ) ≠ 0, using (8), we deduce đ (đŚ2đ+1 , đŚ2đ+2 ) = đ (đ (đŚ2đ , đĽ2đ ) , đ (đŚ2đ+1 , đĽ2đ+1 )) = 0. (54) That is, đŚ2đ+1 = đŚ2đ+2 (this equality holds also if đˇđ (đŚ2đ , đĽ2đ ) = 0). The equalities đĽ2đ = đĽ2đ+1 = đĽ2đ+2 ,
đŚ2đ = đŚ2đ+1 = đŚ2đ+2 ,
(55)
ensure that (đĽ2đ+1 , đŚ2đ+1 ) is a unique common coupled fixed point of đ and đ. The same holds if either đˇđ (đŚ2đ , đĽ2đ ) = 0, đˇđ (đĽ2đ+1 , đŚ2đ+1 ) = 0, or đˇđ (đŚ2đ+1 , đĽ2đ+1 ) = 0. From Theorem 13, if we assume đź = 0, we obtain the following corollary. Corollary 14. Let (đ, đ) be a complete complex-valued metric space, and let the self-mappings đ, đ : đ Ă đ â đ satisfy đ (đ (đĽ, đŚ) , đ (đ˘, V)) đ˝đ (đĽ, đ (đĽ, đŚ)) đ (đ˘, đ (đ˘, V)) { { , { { đ (đĽ, đ (đ˘, V)) + đ (đ˘, đ (đĽ, đŚ)) + đ (đĽ, đ˘) + đ (đŚ, V) ⪯{ if đˇ ≠ 0 { { { if đˇ ≠ 0 {0, (56) for all đĽ, đŚ, đ˘, V â đ, where đˇ = đ(đĽ, đ(đ˘, đŚ))+đ(đ˘, đ(đĽ, đŚ))+ đ(đĽ, đŚ) + đ(đŚ, V) and đ˝ is a nonnegative real such that 0 < đ˝ < 1. Then đ and đ have a unique common coupled fixed point.
đź (đ (đĽ, đ˘) + đ (đŚ, V)) { { { { 2 { { { đ˝đ (đĽ, T (đĽ, đŚ)) đ (đ˘, đ (đ˘, V)) { ⪯ { + đ (đĽ, đ (đ˘, V))+đ (đ˘, đ (đĽ, đŚ)) + đ (đĽ, đ˘) + đ (đŚ, V) , { { { { if đˇ ≠ 0 { { { 0, if đˇ=0 { (57) for all đĽ, đŚ, đ˘, V â đ, where đˇ = đ(đĽ, đ(đ˘, đŚ))+đ(đ˘, đ(đĽ, đŚ))+ đ(đĽ, đ˘) + đ(đŚ, V) and đź, đ˝ are nonnegative reals with đź + đ˝ < 1. Then đ has a unique coupled fixed point. Corollary 16. Let (đ, đ) be a complete complex-valued metric space, and let the mapping đ : đ Ă đ â đ satisfy đ (đđ (đĽ, đŚ) , đđ (đ˘, V)) đź (đ (đĽ, đ˘) + đ (đŚ, V)) { { { { 2 { { { đ˝đ (đĽ, đđ (đĽ, đŚ)) đ (đ˘, đđ (đ˘, V)) { + ⪯ { đ (đĽ, đđ (đ˘, V))+đ (đ˘, đđ (đĽ, đŚ))+đ (đĽ, đ˘)+đ (đŚ, V) , { { { { if đˇ ≠ 0 { { { 0, if đˇ=0 { (58) for all đĽ, đŚ, đ˘, V â đ, where đˇ = đ(đĽ, đđ (đ˘, đŚ)) + đ(đ˘, đđ (đĽ, đŚ))+đ(đĽ, đ˘)+đ(đŚ, V) and đź, đ˝ are nonnegative reals with đź + đ˝ < 1. Then đ has a unique coupled fixed point. Now, we furnished a nontrivial example to support our main result (Theorem 10). Example 17. Let đ1 = {đ§ â C : Re (đ§) ⼠0, Im (đ§) = 0} , đ2 = {đ§ â C : Im (đ§) ⼠0, Re (đ§) = 0} ,
(59)
and let đ = đ1 ⪠đ2 . Consider a complex valued metric đ : đ Ă đ â C as follows: 2 óľ¨óľ¨ óľ¨ đóľ¨ óľ¨ { óľ¨óľ¨đĽ1 â đĽ2 óľ¨óľ¨óľ¨ + óľ¨óľ¨óľ¨đĽ1 â đĽ2 óľ¨óľ¨óľ¨ , { { 3 2 { { { if đ§1 , đ§2 â đ1 { { { { 1 óľ¨ óľ¨ { óľ¨óľ¨đŚ1 â đŚ2 óľ¨óľ¨ + đ óľ¨óľ¨óľ¨đŚ1 â đŚ2 óľ¨óľ¨óľ¨ , { { óľ¨ óľ¨ 3óľ¨ óľ¨ { { 2 { { { if đ§1 , đ§2 â đ2 đ (đ§1 , đ§2 ) = { 2 đ { { (đĽ1 + đŚ2 ) + (đĽ1 + đŚ2 ) , { { 6 { {9 { { if đ§1 â đ1 , đ§2 â đ2 { { { đ 2đ { { { (đĽ + đŚ1 ) + (đĽ2 + đŚ1 ) , { {3 2 9 { if đ§1 â đ2 , đ§2 â đ1 , {
(60)
Journal of Applied Mathematics
9
with đ§1 = đĽ1 + đđŚ1 and đ§2 = đĽ2 + đđŚ2 . Then (đ, đ) is a complex valued metric space. Define đ, đ : đ Ă đ â đ as follows: đĽđĽ { 0 + 1 2đ { { { { đŚđŚ 4 { { 1 2 + 0đ { đ (đ§1 , đ§2 ) = { 5 đĽ1 đŚ2 { 0+ đ { { { 8 { { đŚ1 đĽ2 { + 0đ { 9 đĽđĽ { 0 + 1 2đ { { { { đŚ1 đŚ2 6 { { + 0đ { đ (đ§1 , đ§2 ) = { 7 đĽ1 đŚ2 { 0+ đ { { { 10 { { { đŚ1 đĽ2 + 0đ { 11
if đ§1 , đ§2 â đ1 if đ§1 , đ§2 â đ2 if đ§1 â đ1 and đ§2 â đ2 if đ§1 â đ2 and đ§2 â đ1 , (61) if đ§1 , đ§2 â đ1 if đ§1 , đ§2 â đ2 if đ§1 â đ1 and đ§2 â đ2 if đ§1 â đ2 and đ§2 â đ1 .
By a routine calculation, one can easily verify that the maps đ and đ satisfy the contraction condition (8) with đź = 3/4, đ˝ = 1/15, and đž = 2/15. Notice that the point (0, 0) remains fixed under đ and đ and is indeed unique common coupled fixed point.
Conflict of Interests The authors declare that they have no competing interests.
Authorsâ Contribution All authors contributed equally and significantly in writing this paper. All authors read and approved the final paper.
Acknowledgments The authors thank the editor and the referees for their valuable comments and suggestions which improved greatly the quality of this paper. Marwan Amin Kutbi gratefully acknowledges the support from the Deanship of Scientific Research (DSR) at King Abdulaziz University (KAU) during this research. Cristina Di Bari is supported by Universit`a degli Studi di Palermo (Local University Project R.S. ex 60%).
References [1] A. Azam, B. Fisher, and M. Khan, âCommon fixed point theorems in complex valued metric spaces,â Numerical Functional Analysis and Optimization, vol. 32, no. 3, pp. 243â253, 2011. [2] J. Ahmad, M. Arshad, and C. Vetro, âOn a theorem of Khan in a generalized metric space,â International Journal of Analysis, vol. 2013, Article ID 852727, 6 pages, 2013. [3] M. Arshad, A. Shoaib, and I. Beg, âFixed point of a pair of contractive dominated mappings on a closed ball in an ordered complete dislocated metric space,â Fixed Point Theory and Applications, vol. 2013, article 115, 2013. [4] M. Arshad, J. Ahmad, and E. Karapinar, âSome common fixed point results in rectangular metric spaces,â International Journal of Analysis, vol. 2013, Article ID 307234, 7 pages, 2013.
[5] M. Arshad and J. Ahmad, âOn multivalued contractions in cone metric spaces without normality,â The Scientific World Journal. In press. [6] M. Arshad, E. Karapinar, and J. Ahmad, âSome unique fixed point theorem for rational contractions in partially ordered metric spaces,â Journal of Inequalities and Applications, vol. 2013, article 248, 2013. [7] H. Aydi, E. KarapÄąnar, and W. Shatanawi, âTripled fixed point results in generalized metric spaces,â Journal of Applied Mathematics, vol. 2012, Article ID 314279, 10 pages, 2012. [8] H. Aydi, E. KarapÄąnar, and C. Vetro, âMeir-Keeler type contractions for tripled fixed points,â Acta Mathematica Scientia B, vol. 32, no. 6, pp. 2119â2130, 2012. [9] H. Aydi, B. Samet, and C. Vetro, âCoupled fixed point results Ě in cone metric spaces for đ-compatible mappings,â Fixed Point Theory and Applications, vol. 2011, article 27, 15 pages, 2011. [10] A. Azam and M. Arshad, âCommon fixed points of generalized contractive maps in cone metric spaces,â Iranian Mathematical Society, vol. 35, no. 2, pp. 255â264, 2009. [11] C. di Bari and P. Vetro, âđ-pairs and common fixed points in cone metric spaces,â Rendiconti del Circolo Matematico di Palermo Series 2, vol. 57, no. 2, pp. 279â285, 2008. [12] C. di Bari and P. Vetro, âWeakly đ-pairs and common fixed points in cone metric spaces,â Rendiconti del Circolo Matematico di Palermo Series 2, vol. 58, no. 1, pp. 125â132, 2009. [13] S. Bhatt, S. Chaukiyal, and R. C. Dimri, âCommon fixed point of mappings satisfying rational inequality in complex valued metric space,â International Journal of Pure and Applied Mathematics, vol. 73, no. 2, pp. 159â164, 2011. [14] N. Hussain, M. A. Khamsi, and A. Latif, âBanach operator pairs and common fixed points in hyperconvex metric spaces,â Nonlinear Analysis: Theory, Methods & Applications, vol. 74, no. 17, pp. 5956â5961, 2011. [15] M. A. Kutbi, J. Ahmad, N. Hussain, and M. Arshad, âCommon fixed point results for mappings with rational expressions,â Abstract and Applied Analysis. In press. ´ c [16] E. KarapÄąnar, âSome nonunique fixed point theorems of Ciri´ type on cone metric spaces,â Abstract and Applied Analysis, vol. 2010, Article ID 123094, 14 pages, 2010. [17] E. KarapÄąnar, âCouple fixed point theorems for nonlinear contractions in cone metric spaces,â Computers & Mathematics with Applications, vol. 59, no. 12, pp. 3656â3668, 2010. [18] C. Mongkolkeha, W. Sintunavarat, and P. Kumam, âFixed point theorems for contraction mappings in modular metric spaces,â Fixed Point Theory and Applications, vol. 2011, article 93, 2011. [19] F. Rouzkard and M. Imdad, âSome common fixed point theorems on complex valued metric spaces,â Computers & Mathematics with Applications, vol. 64, no. 6, pp. 1866â1874, 2012. [20] W. Sintunavarat and P. Kumam, âGeneralized common fixed point theorems in complex valued metric spaces and applications,â Journal of Inequalities and Applications, vol. 2012, article 84, 2012. [21] W. Sintunavarat, Y. J. Cho, and P. Kumam, âUrysohn integral equations approach by common fixed points in complex valued metric spaces,â Advances in Difference Equations, vol. 2013, article 49, 2013. [22] W. Sintunavarat and P. Kumam, âWeak condition for generalized multi-valued (đ, đź, đ˝)-weak contraction mappings,â Applied Mathematics Letters, vol. 24, no. 4, pp. 460â465, 2011.
10 [23] W. Sintunavarat, Y. J. Cho, and P. Kumam, âCommon fixed point theorems for đ-distance in ordered cone metric spaces,â Computers & Mathematics with Applications, vol. 62, no. 4, pp. 1969â1978, 2011. [24] W. Sintunavarat and P. Kumam, âCommon fixed point theorems for generalized đ˝đť-operator classes and invariant approximations,â Journal of Inequalities and Applications, vol. 2011, article 67, 2011. [25] W. Sintunavarat and P. Kumam, âCommon fixed points of đweak contractors in cone metric spaces,â Bulletin of the Iranian Mathematical Society, vol. 38, no. 2, pp. 293â303, 2012. [26] N. Tahat, H. Aydi, E. Karapinar, and W. Shatanawi, âCommon fixed points for single-valued and multi-valued maps satisfying a generalized contraction in G-metric spaces,â Fixed Point Theory and Applications, vol. 2012, article 48, 2012. [27] T. Gnana Bhaskar and V. Lakshmikantham, âFixed point theorems in partially ordered metric spaces and applications,â Nonlinear Analysis: Theory, Methods & Applications, vol. 65, no. 7, pp. 1379â1393, 2006. [28] B. Samet, E. Karapinar, H. Aydi, and V. Cojbasic, âDiscussion on some coupled fixed point theorems,â Fixed Point Theory and Applications, vol. 2013, article 50, 2013. [29] B. Samet and C. Vetro, âCoupled fixed point theorems for multivalued nonlinear contraction mappings in partially ordered metric spaces,â Nonlinear Analysis: Theory, Methods & Applications, vol. 74, no. 12, pp. 4260â4268, 2011.
Journal of Applied Mathematics
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