壓縮映射不動點原理

㈠ 壓縮映射原理的證明

度量空間(M,d)上的壓縮映射，或壓縮，是一個從M到它本身的函數f，存在某個實數，使得對於所有M內的x和y，都有：滿足以上條件的最小的k稱為f的利普希茨常數。壓縮映射有時稱為利普希茨映射。如果以上的條件對於所有的都滿足，則該映射稱為非膨脹的。 更一般地，壓縮映射的想法可以定義於兩個度量空間之間的映射。如果(M,d)和(N,d')是兩個度量空間，則我們尋找常數k，使得對於所有M內的x和y。 每一個壓縮映射都是利普希茨連續的，因此是一致連續的。 一個壓縮映射最多有一個不動點。另外，巴拿赫不動點定理說明，非空的完備度量空間上的每一個壓縮映射都有唯一的不動點，且對於M內的任何x，迭代函數序列x，f (x)，f (f (x))，f (f (f (x)))，……收斂於不動點。這個概念在迭代函數系統中是非常有用的，其中通常要利用壓縮映射。巴拿赫不動點定理也用來證明常微分方程的解的存在，以及證明反函數定理。

㈡ 壓縮映射原理求極限

壓縮映射原理是泛函分析中最基本的存在性定理.本文通過對考研中數列極限的典型例題的解析，歸納總結出適合壓縮映射原理求極限數列的一般形式，展示壓縮映射原理在解決遞推數學列極限中的優越性.

關鍵詞: 壓縮映射原理 極限 遞推數列

壓縮映射原理是著名的波蘭數學家Stefan Banach在1922年提出的，它是整個分析科學中最常用的存在性理論，應用非常廣泛，如隱函數存在性定理、微分方程解的存在唯一性.這里我們主要研究壓縮映射原理在數列極限中的應用.許多參考資料都講過這個方面的應用，如文獻[1-3].在前人的基礎上，筆者結合自己的教學體會，系統歸納總結了壓縮映射原理在一類遞推數列極限中的應用，進一步展示其優越性.

1.基本概念和定理

為了結構的完整和敘述的方便，我們給出文獻中的幾個概念和定理.

定義1.1設(X，ρ)為一個度量空間，T是X到X的映射，若存在0<α<1，使得,坌x，y?X，有ρ(Tx，Ty)?αρ(x，y)，則稱T是X到X的一個壓縮映射.

定理1.2(壓縮映射原理)設(X，ρ)為一個完備的距離空間，T是X到X的一個壓縮映射，則T在X上存在唯一的不動點，即存在唯一的x?X，使得Tx=x.

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事實上，這兩個結果在一般的實數R上也成立，有如下結果.

2.應用

類型一:直接應用定理型

下面我們看一道競賽試題.

由於壓縮映射原理在許多教材中沒有給出，但其實用性很強，因此在教學過程可以補充給出，讓學有餘力的學生自己查閱相關文獻.這類題目常見於考研試題和競賽試題，只要出現迭代數列形式，就可以嘗試利用壓縮映射原理來考慮，問題的關鍵是確定函數是否為壓縮函數，同時一定要注意函數的定義域.我們可以把這類問題歸結為如下形式.

類型二:先轉化再應用型

這類問題中雖然沒有明顯的迭代條件，但可以先考慮通常的方法，如單調有界定理、柯西收斂逐准則及夾逼定理等，也可以嘗試往壓縮映射原理條件上去湊，或許有意外的收獲.以上幾個例子都是數列極限中常見的典型例題，但幾乎所有的教學參考書籍都沒有提及利用壓縮映射原理解決該問題，事實上，利用該方法解決上述例題更簡潔.數學分析中很多問題的解決都得益於把已知條件往解決方法原理的條件上「湊」，這種「湊」是一種技巧、策略，它是解決數學分析中問題的常見策略，初學者需要仔細體會.

數列極限的求解方法多種多樣，每種方法都有其條件要求和適用范圍，需要靈活運用.壓縮映射原理也不例外，在應用是時一定要注意條件的驗證，同時要注意其使用范

㈢ 介紹函數不動點

函數的不動點，在數學中是指被這個函數映射到其自身一個點
不動點原理
不動點原理是數學上一個重要的原理，也叫壓縮映像原理或Banach不動點定理，完整的表達：完備的度量空間上，到自身的一個壓縮映射存在唯一的不動點。用初等數學可以這么理解：連續映射f的定義域包含值域，則存在一個x使得f(x)=x 不動點的概念可以推廣到一般的拓撲空間上。 假設X是拓撲空間， f:X→X是一個連續映射， 且存在x∈X， 使得f(x)=x, 就稱x是不動點
不動點應用
1 利用f(x)的不動點解方程（牛頓切線法）
2 利用f(x)的不動點求函數或多項式的解析式
3 利用f(x)的不動點討論n-周期點問題
4 求解數列問題（求解一階遞歸數列的通項公式）
5 求解一階遞歸數列的極限

㈣ 不動點原理是什麼

不動點原理是數學上一個重要的原理，也叫壓縮映像原理或巴拿赫（Banach）不動點定理，完整的表達：完備的度量空間上，到自身的一個壓縮映射存在唯一的不動點。用初等數學可以這么理解：連續映射f的定義域包含值域，則存在一個x使得f(x)=x 不動點的概念可以推廣到一般的拓撲空間上。 假設X是拓撲空間， f:X→X是一個連續映射， 且存在x∈X， 使得f(x)=x, 就稱x是不動點

㈤ 閉區間上的壓縮映照原理

壓縮映射最多一個不動點，也可以沒有不動點，只有完備度量空間上的壓縮映射才一定有不動點。

度量空間(M，d)上的壓縮映射，或壓縮，是一個從M到它本身的函數f，存在某個實數，使得對於所有M內的x和y，都有：滿足以上條件的最小的k稱為f的利普希茨常數。壓縮映射有時稱為利普希茨映射。如果以上的條件對於所有的都滿足，則該映射稱為非膨脹的。

含義

直線上介於固定的兩點間的所有點的集合（包含給定的兩點）。 閉區間是直線上的連通的閉集。由於它是有界閉集，所以它是緊致的。

閉區間的函數為小於等於的關系，即-∞≤a≤+∞，在數軸上為實心點。閉區間的余集（就是補集）是兩個開區間的並集。實數理論中有著名的閉區間套定理。

代表符號：[x,y] ，即從x值開始到y值，包含x、y。比如：x的取值范圍是3到5的閉區間，那麼用數學語言表示即為 [3,5] ，也就是從3（含）到5（含）之間的數。

㈥ 壓縮映射原理是什麼

壓縮映射原理是巴拿赫(S.Banach)在1922年給出的，這種思想可以追溯到皮卡用逐次逼近法求解常微分方程。

該法能夠提供許多種方程的解的存在性、唯一性及迭代解法，只要方程的解能轉化為某個壓縮映射的不動點。這一方法已經推廣到非擴展映射、映射族、集值映射、概率度量空間等許多方面。

壓縮映射法是不動點法中一種常用的方法。

它的根據是壓縮映射原理：設X是一個完備的距離空間，f是從X到X的一個壓縮映射，那麼f在X中必有且僅有一個不動點，而且從X的任何點x。出發作序列x1=f(x0)，x2=f(x1)，…，xn=f(xn-1)，…這序列一定收斂到f的那個不動點。

稱f是壓縮映射，如果它把X中每兩點的距離至少壓縮k倍，這里k是一個小於1的常數。

也就是說X中每兩點x與y的像f(x)與f(y)的距離d(f(x)，f(y))不超過x與y的距離d(x，y)的k倍，即d(f(x)，f(y))≤kd(x，y)。

㈦ 什麼是不動點

動點,是一個函數術語,在數學中是指「被這個函數映射到其自身一個點」.
不動點原理是數學上一個重要的原理,也叫壓縮映像原理或巴拿赫（Banach）不動點定理,完整的表達：完備的度量空間上,到自身的一個壓縮映射存在唯一的不動點.用初等數學可以這么理連續映射f的定義域包含值域,則存在一個x使得f(x)=x 不動點的概念可以推廣到一般的拓撲空間上.假設X是拓撲空間,f:X→X是一個連續映射,且存在x∈X,使得f(x)=x,就稱x是不動點.

㈧ 什麼是不動點

動點，是一個函數術語，在數學中是指「被這個函數映射到其自身一個點」。
不動點原理是數學上一個重要的原理，也叫壓縮映像原理或巴拿赫（Banach）不動點定理，完整的表達：完備的度量空間上，到自身的一個壓縮映射存在唯一的不動點。用初等數學可以這么理解：連續映射f的定義域包含值域，則存在一個x使得f(x)=x 不動點的概念可以推廣到一般的拓撲空間上。 假設X是拓撲空間， f:X→X是一個連續映射， 且存在x∈X， 使得f(x)=x, 就稱x是不動點。

㈨ 動點問題一般有幾個答案

動點問題一般有2個答案。

運動的動點：此類動點給出的有運動方向和運動速度，我們主要根據運動速度×時間=路程，來表示某些線段的長。根據動點的位置可以將線段分為走過的（根據速度×時間來進行表示）、剩下未走的（用動點要運動的總路程-走過的）。

不定點：這類動點一般結合存在性問題出現，即是否存在點P使得題目滿足一些什麼結論或當某些結論存在時，求動點P的位置。此時解答可以把題目要求滿足的情況作為一個使用條件，使P恰在滿足要求的位置，然後結合幾何知識進行解答例如當題目要求是否存在點P，使某個三角形面積為20。

原理

不動點原理是數學上一個重要的原理，也叫壓縮映像原理或巴拿赫（Banach）不動點定理，完整的表達：完備的度量空間上，到自身的一個壓縮映射存在唯一的不動點。用初等數學可以這么理解：連續映射f的定義域包含值域，則存在一個x使得f(x)=x。

不動點的概念可以推廣到一般的拓撲空間上。 假設X是拓撲空間， f:X→X是一個連續映射， 且存在x∈X， 使得f(x)=x, 就稱x是不動點。

㈩ 數學中的不動點理論是怎麼回事

常見的不動點定理

壓縮映射原理
(C.(C.-)É.皮卡(1890)；S.巴拿赫（1922）)：設X是一個完備的度量空間，映射ƒ:Χ→Χ
把每兩點的距離至少壓縮λ倍，即d（ƒ（x），ƒ(y))≤λd(x,y)，這里λ是一個小於1的常數，那麼ƒ必有而且只有一個不動點,而且從Χ的任何點x0出發作出序列x1=ƒ（x0），x2=ƒ（x1），...，xn=ƒ（x(n-1)），...，這序列一定收斂到那個不動點。這條定理是許多種方程的解的存在性、惟一性及迭代解法的理論基礎。由於分析學的需要，這定理已被推廣到非擴展映射、概率度量空間、映射族、集值映射等許多方面。

Brouwer不動點定理
(1910):
設Χ是歐氏空間中的緊凸集,那麼Χ到自身的每個連續映射都至少有一個不動點。用這定理可以證明代數基本定理：復系數的代數方程一定有復數解。把布勞威爾定理中的歐氏空間換成巴拿赫空間，就是紹德爾不動點定理(1930)，常用於偏微分方程理論。這些定理可以從單值映射推廣到集值映射，除微分方程理論外還常用於對策論和數理經濟學。

Kakutani不動點定理
:
設C是R^n中的緊凸集,
f為從C到C的非空凸子集的上半連續的點-集映射.
則至少存在一點x*,
使得x*∈f(x*).
1941年,
Kakutani把Brouwer不動點定理推廣到有限維空間中多值映射的情形.
不動點指數
不動點的個數有兩種數法。代數上通常說n次復多項式有n個復根，是把一個k重根算作k個根的;如果不把重數統計在內，根的個數就可以小於n。推廣根的重數概念，可以定義不動點的指數，它是一個整數，可正可負可零，取決於映射在不動點附近的局部幾何性質。一個映射的所有不動點的指數的總和，稱為這映射的不動點代數個數，以別於不動點的實際個數。萊夫謝茨不動點定理:設Χ是緊多面體,ƒ:Χ→Χ是映射,那麼ƒ的不動點代數個數等於ƒ的萊夫謝茨數L(ƒ)，它是一個容易計算的同倫不變數，可以利用同調群以簡單的公式寫出。當L(ƒ)≠0時，與ƒ同倫的每個映射都至少有一個不動點。這個定理既發展了布勞威爾定理，也發展了關於向量場奇點指數和等於流形的歐拉數的龐加萊－霍普夫定理，把它進一步推廣到泛函空間而得的勒雷－紹德爾參數延拓原理，早已成為偏微分方程理論的標準的工具。
J.尼爾斯1927年發現，一個映射ƒ
的全體不動點可以自然地分成若干個不動點類，每類中諸不動點的指數和都是同倫不變數。指數和不為0的不動點類的個數,稱為這映射的尼爾斯數N(ƒ)。只要Χ是維數大於2的流形，N(ƒ)恰是與
ƒ同倫的映射的最少不動點數。這就提供了研究方程的解的實際個數（而不只是代數個數）的一種方法。
萊夫謝茨定理的一個重要發展是關於微分流形上橢圓型運算元與橢圓型復形的阿蒂亞－辛格指標定理與阿蒂亞-博特不動點定理。
不動點的計算
上述各種不動點定理，除壓縮映射原理外，都未給出不動點的具體求法。由於應用上的需要，不動點演算法的研究正在蓬勃發展，以求把拓撲的思路落實為快速、實用的計算方法。