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llaier

至尊木虫 (职业作家)

[求助] 求助证明一个数列收敛

已知f(x)是上凸单调递增连续函数,g(x)是下凸单调递减连续函数。f(x)和g(x)相交于点P。s1和s2是横坐标值,f(x)和g(x)相对应的点为a1,b1,a2,b2,如图所示。直线a1a2与b1b2相交于点P1,P1对应的横坐标为s3,过P1作与x轴垂直的直线,与f(x)和g(x)分别相交于点a3和b3。然后,以a1,b1,a3,b3为四个点,作直线a1a3与b1b3,两条直线相交于点P2。依次生成交点序列{Pn},求证Pn-->P。

序列Pn生成示意图
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wgdxidname

木虫 (著名写手)


lovibond: 金币+1, 鼓励交流 2012-04-25 12:04:17
鉴于初始四点的选择, 和两个曲线都是联系的, 所以在s1 s2之间肯定有交点。 接下来每次替换一组点的规则就是(b1-a1)*(b2-a2)<0,如此选择一定能保证两线交点一定在着四点对应的两个左边之间。由于两个曲线的性质,都是单调的,所以他们有唯一的一个交点。 现在首先架设,某一步得到的新点恰好就是两线交点,则新的点ai bi 相等了。 这样再按照规则找下去就会每次都得到同样的点。 于是点列就收敛了, 并收敛到交点。 另外,如果每次都不能恰好是交点,则,根据规则,(b1-a1)*(b2-a2)不等于0, 于是他们的新的交点一定在他们中间, 并且这四个点对应的两个横坐标是严格递减的,而开始的s1 s2之间距离是有限的, 每次都严格降低,所以si s2一定收敛到一起,s1-s2->0,但是期间两线交点一直在s1 s2之间, 所以,点列是收敛到交点的。这里的证明跟数学分析或着高等数学里面证明思想是一样的。
四大皆空
9楼2012-04-25 00:31:57
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wgdxidname

木虫 (著名写手)

方法简单:
      构造新函数: h(x)=f(x)-g(x), 则新函数是上凸递增的, 两个函数交点p就是新函数h(x)的零点; 链接新函数h(x)的a b两点直线的直线的零点就是原来两个直线的交点p1;p1对应的h(x)的点与另一个端点a 或者b连接,新的直线的零点就是p2;依次下去,得到点列就收敛到p; 这个是数值分析里面求解零点的常用迭代方法,叫弦截法。 方法对于上述上凸递增函数是保证收敛的。
四大皆空
15楼2013-03-10 13:04:06
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