函数不动点定理的证明

更新时间:2025-12-18 13:55:29
最佳答案

函数不动点定理,即Banach不动点定理,是数学分析中的一个重要定理。以下是该定理的证明过程:

设X是一个完备的度量空间,f是X上的一个压缩映射,即存在一个常数q(0 < q < 1),使得对于X中任意两点x和y,都有:

d(f(x), f(y)) ≤ q * d(x, y)

其中,d表示X上的度量。

证明:

(1)首先证明f在X上有不动点。假设f在X上没有不动点,即对于X中的任意点x,都有f(x) ≠ x。

(2)构造数列{xn},其中x1任意取X中的一个点,对于n ≥ 2,有xn = f(xn-1)。根据f的性质,可以得到:

d(xn, xn-1) = d(f(xn-1), f(xn-2)) ≤ q * d(xn-1, xn-2)

由归纳法可得:

d(xn, xn-1) ≤ q^(n-1) * d(x1, x0)

(3)由于X是完备的度量空间,因此数列{xn}有收敛的子数列。设{xn_k}是{xn}的一个收敛子数列,且其极限为x。根据数列的性质,有:

d(x, f(x)) = lim_{k→∞} d(xn_k, f(xn_k))

由于f是压缩映射,可以得到:

d(x, f(x)) ≤ q * d(x, f(xn_k))

结合上述两式,可以得到:

d(x, f(x)) ≤ q * lim_{k→∞} d(xn_k, xn_k) = 0

因此,d(x, f(x)) = 0,即f(x) = x。这证明了f在X上至少有一个不动点。

(4)由于f是压缩映射,根据压缩映射原理,f在X上的不动点是唯一的。

综上所述,函数不动点定理得证。

【考研刷题通】——考研刷题小程序,政治、英语、数学等全部考研科目刷题,助你高效备考!快来关注我们,开启你的考研刷题之旅!

相关推荐

CopyRight © 2020-2025 考研攻略网 -考研各个学科复习攻略资料分享平台.网站地图 All rights reserved.

桂ICP备2022010597号-11 站务邮箱:newmikke@163.com

页面耗时0.0360秒, 内存占用1.55 MB, 访问数据库11次