16. 不动点法

数值分析



周维祺

引入:不动点的定义

满足,则称是g的不动点

不动点迭代

  • 若令,则牛顿法可以写作

  • 是不动点,则

不动点迭代

  • 一般地,若有极限连续,则显然

  • (思考:为什么)

  • 极限的不动点

不动点法

形如的迭代方法

压缩映射

, , 若

对任意都成立,则称上的压缩映射

压缩映射是连续映射

(思考:为什么)

例子和反例

  • 例子:

  • ,取

  • 反例:

练习

  • 验证以下映射在给定的区间上是否是压缩映射

  • ,

  • ,

  • ,

利用导数作判断

  • ,则利用中值定理有
    (存在的情况,所以不能移除


  • 是压缩映射,则取极限有

压缩映射

不动点定理

是闭集,是压缩映射,则上有唯一的不动点,且迭代满足

唯一性

  • 都是不动点,则有



  • 上式成立当且仅当 (思考:为什么)

  • (思考:为什么)

存在性







存在性





  • 是柯西序列,故极限存在

  • , 则

小结

  • 不动点法的定义

  • 压缩映射的概念和判别

  • 不动点定理