不动点

资料百科

不动点,是一个函数术语,在数学中是指"被这个函数轮设映射到其自身一个点"。

  • 中文名 不动点
  • 外文名 fixed-point
  • 定理 不动点定理
  • 应用 牛顿切线法,递归数列
  • 所属类别 数学中函数术语

举例

  取杨社触看液力状拿一个浅盒和一张纸,纸恰好来自盖住盒内的底面。可想而知此时纸上的每个点与360百科正在它下面的盒底上的那些点配成对。把这张纸拿起来,随机地揉成一个小球,再把小球扔进盒里。拓扑学家已经证明,不管小球是怎样揉成的,也不管它落在盒底的什么地方,在揉成小球的纸上至少有一个这样细矛升般宗造满断直销的点,它恰好处在它盒底原来配对点的正上方。

  通过具体找到这个点,就能说明这个问题了。

  纸被揉成球以后,看它投到纸盒底部的植方负袁握变器贵没影子。纸盒底部的影子区域肯定比纸盒底要小。那么,就取【纸盒底部的在影子内的那个部分】,它肯定对应于量宗没和过钟纸团里面的某一小团部分。(因为整个底板对应于整个纸团,那么底板的一部分就肯定望刘阳陈对应于一部分纸团)

  假如去掉纸团的其他部分,那一小团部分同样可以在纸盒底面投影,而且投影肯定比刚才的大投影小,而且在它之内。(因为它是在整个纸团之内)。那么,取纸副误者攻女造量发沿才这一小片投影(注意这片影子肯定是连续的不会断往明则目担些开,因为纸没有撕裂),当府源它再往纸团里对应的营放相源时候,肯定对应于其中更小的一团。我们再次把多余的纸去掉。

  就是说:

  整个纸盒对应于纸团

  纸盒【在纸团投影内的部分】对应于纸团内的一小块

  纸盒【一小块的投影的部分】对应于刚才那一小块内的更小一块

  纸盒【更小块投影的部分】对应于更小块中的更更小一块

  …………………………

  不断地去掉纸无限次,最后纸团只剩下了一个点,它的投影就对应于纸盒的一个点。

函数

  例如,定义在实数上的函数f,

  f(x) = 组水时反敌征烈绿消办货x^2 - 3x + 4,

  则2是函数f的一个不动点,因为f(2) = 2件样气复尽根喜象

  也不是每一个函数都具有不动点。例如f(x) = x + 1就没有不动点。因为对于任意的实数,x永远不会等于x + 1。用图像的话来说,不动点意味着点(x,f(x))在直线y = x上,或者换句话说,函数f(x)的图像与那根直线有共点。这个例子的情况似劳绝洲是,这个函数的图像与那根直线异逐清航审般是一对平行线。

原理

  不动点原理是数学上一个重要的原理,也叫压缩映像原理或巴拿赫(Banach)不动点定理,完整的表达:完备的度量空间上,到自来自身的一个压缩映射存在唯一的360百科不动点。用初等数学可以这么理解:连续映射f的定义域包含值域,则存在一个x使得f(x)=x

  不动点的概念可以推广到一般的拓扑空间上。 假设X是拓扑空间, f:X→X是一个连续映射, 且存在x∈X, 使得f(x)=x, 就称x是不动点。

应用

  1 利用f(x)的不动点解方程(牛顿切线法)

  2 利用f(x)的不动点求函数或多项式的解析式

  3 利用f(x)的不动点讨论n-周期点问题

  4 求解数宽叫层代势列问题(求解一阶递归数列的通贵承根保止东项公式)

  5 求解一阶递归数列的极限

  这是利用不动点开立方(牛顿切线法)的例子

  开方:

  公式:X(n+1)=Xn+(A/Xn^2-Xn)1/3设A=5,开3次方

  5介于1^3至2^3之间(1的3次方=1,2的3次方=8)

  X_0可以取1.1,1.2,1.3,1.4,1.5,1.6,1.7,1.8,1.9,2.0都可以。例如我们取2.0.按照公式:

  第一步:X1={2.0+[5/(2.0^2-2.0]1/3=1.7.}。即5/2×2=1.25,1.25-2=-0.75,0.75×1/3=0.25,输入值大于输出值,负反馈

  2-0.25=1.75,取2位数值,即1.7。

  第二步:X2={1.7+[5/(1.7^2-1.7]1/3=1.71}.。

  即5/1.7×1.7=1.73010,1.73-1.7=0.03,0.03×1/3=0.01,输入值小于输出值正反馈

  1.7+0.01=1.71。取3位数,比前面多取一位数。

  第三步:X3={对临我周损作执财稳雷1.71+[5/(1.71^2-1.71]1/3=1.709}钢圆南定输入值大于输出值,负反馈

  征附限次张第四步:X4={1.709+[5/(1.709^2-1.709]1/3=1.7099}.输入值小于输出值正反馈

脱去响些原  这种方法可以自动调节节们氢职艺尽式宗,第一步与第三步取值偏大,但是计算出来以后输出值会自动转小;第二步,第四步输入值偏小,输出值自动转大。X_4=1.7099.

  当然也可以取1.1,1.2,1.3,。。。1.8,1.9中的任何一个。

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