指数类的泛函连续分数(FCF)由a_(cf)(x; b)= a ^(x + b /(a ^(x + b / a ^(x + ...))))定义,a> 0.设置a = e = 2.718281828 ..,如何证明e_(cf)(0.1; 1)= 1.880789470,差不多?

指数类的泛函连续分数(FCF)由a_(cf)(x; b)= a ^(x + b /(a ^(x + b / a ^(x + ...))))定义,a> 0.设置a = e = 2.718281828 ..,如何证明e_(cf)(0.1; 1)= 1.880789470,差不多?
Anonim

回答:

看说明……

说明:

#t = a_(cf)(x; b)#

然后:

#t = a_(cf)(x; b)= a ^(x + b / a ^(x + b / a ^(x + b / a ^(x + …))))= a ^(x + b /(a_(cf)(x; b)))= a ^(x + b / t)#

换一种说法, #T# 是映射的固定点:

#F_(a,b,x)(t)= a ^(x + b / t)#

注意,它本身, #T# 是一个固定点 #F(t)的# 不足以证明这一点 #t = a_(cf)(x; b)#。可能存在不稳定且稳定的固定点。

例如, #2016^(1/2016)# 是一个固定点 #x - > x ^ x#,但不是解决方案 #x ^(x ^(x ^(x ^ …)))= 2016# (没有解决方案)。

但是,让我们考虑一下 #a = e#, #x = 0.1#, #b = 1.0##t = 1.880789470#

然后:

#F_(a,b,x)(t)= e ^(0.1 + 1 / 1.880789470)#

#~~ E 1(0.1 + 0.5316916199)#

#= E ^ 0.6316916199#

#~~ 1.880789471 ~~ t#

所以这个价值 #T# 非常接近固定点 #F_(A,B,X)#

为了证明它是稳定的,考虑附近的导数 #T#.

#d /(ds)F_(e,1,0.1)(s)= d /(ds)e ^(0.1 + 1 / s)= -1 / s ^ 2 e ^(0.1 + 1 / s)#

所以我们发现:

#F'_(e,1,0.1)(t)= -1 / t ^ 2 e ^(0.1 + 1 / t)= -1 / t ^ 2 * t = -1 / t ~~ -0.5316916199#

因为这是负的并且绝对值小于 #1#,固定点在 #T# 很稳定

另请注意,对于任何非零的Real值 #小号# 我们有:

#F'_(e,1,0.1)(s)= -1 / s ^ 2 e ^(0.1 + 1 / s)<0#

那是 #F_(E,1,0.1)(S)# 严格单调递减。

于是 #T# 是唯一稳定的固定点。

回答:

收缩行为。

说明:

#a = e##x = x_0# 迭代如下

#y_ {k + 1} = e ^ {x_0 + b / y_k}# 并且

#y_k = e ^ {x_0 + b / y_ {k-1}}#

让我们研究迭代算子中收缩的条件。

提取双方

#y_ {k + 1} -y_k = e ^ {x_0}(e ^ {b / y_k} -e ^ {b / y_ {k-1}})#

但在第一次近似中

#e ^ {b / y_k} = e ^ {b / y_ {k-1}} + d /(dy_ {k-1})(e ^(b / y_ {k-1}))(y_k-y_ {k-1})+ O((y_ {k-1})^ 2)#

要么

#e ^ {b / y_k} - e ^ {b / y_ {k-1}} approx -b(e ^ {b / y_ {k-1}})/(y_ {k-1})^ 2( Y_K-Y_ {K-1})#

要收缩我们需要

#abs(y_ {k + 1} -y_k)<abs(y_k-y_ {k-1})#

如果这是成功的

#abs(e ^ {x_0} b(e ^ {b / y_ {k-1}})/(y_ {k-1})^ 2)<1#。假如 #b> 0##k = 1# 我们有。

#x_0 + b / y_0 <2 log_e(y_0 / b)#

所以给定 #X_0##B# 这种关系允许我们在收缩行为下找到初始迭代。