证明:完备度量空间由压缩映射构造的迭代一定收敛于不动点。估计迭代收敛速度。

时间: 2023-09-16 21:11:38 浏览: 73
设 $(X,d)$ 为完备度量空间,$T:X\rightarrow X$ 是一个压缩映射,即存在 $0\leq k<1$ 使得对于任意 $x,y\in X$,有 $d(Tx,Ty)\leq kd(x,y)$。我们考虑由 $T$ 构造的迭代序列 $\{x_n\}$,即 $x_0\in X$,$x_{n+1}=Tx_n$。 首先证明 $\{x_n\}$ 是一个柯西序列。对于任意 $n,m\in \mathbb{N}$,不妨假设 $m>n$,则有 \begin{aligned} d(x_n,x_m)&=d(Tx_{n-1},Tx_{m-1})\\ &\leq kd(x_{n-1},x_{m-1})\\ &\leq k^2d(x_{n-2},x_{m-2})\\ &\cdots\\ &\leq k^{m-n}d(x_0,x_0) \end{aligned} 因为 $0\leq k<1$,所以当 $m-n$ 充分大时,$k^{m-n}$ 可以任意小,因此 $\{x_n\}$ 是一个柯西序列。 由于 $(X,d)$ 是完备度量空间,因此 $\{x_n\}$ 收敛于 $x\in X$。我们接下来证明 $x$ 是 $T$ 的不动点,即 $Tx=x$。 由于 $T$ 是压缩映射,因此对于任意 $n\in \mathbb{N}$,有 $$d(Tx,x)=d(Tx,T^n x)+d(T^n x,x)\leq \sum_{i=0}^{n-1}d(T^{i+1}x,T^ix)\leq \sum_{i=0}^{n-1}k^id(x,x_0)$$ 因为 $0\leq k<1$,所以当 $n$ 充分大时,$\sum_{i=0}^{n-1}k^i$ 可以任意小,因此有 $d(Tx,x)=0$,即 $Tx=x$,即 $x$ 是 $T$ 的不动点。 接下来我们估计迭代收敛速度。由于 $T$ 是一个压缩映射,因此对于任意 $n\in \mathbb{N}$,有 $$d(x_{n+1},x_n)=d(Tx_n,Tx_{n-1})\leq kd(x_n,x_{n-1})\leq k^{n}d(x_1,x_0)$$ 因此,当 $n$ 充分大时,$d(x_{n+1},x_n)$ 可以任意小。如果我们定义 $e_n=d(x_n,x)$,则有 $$d(x_{n+1},x)=d(Tx_n,x)=d(Tx_n,Tx)+d(Tx,x)\leq kd(x_n,x)+d(Tx_n,x)=ke_n+de_{n-1}$$ 因此,当 $n$ 充分大时,$e_n$ 满足以下递推关系: $$e_n\leq ke_{n-1}+de_{n-2}\leq k^2e_{n-2}+de_{n-3}\leq \cdots\leq k^ne_0+de_{n-1}$$ 其中 $e_0=d(x_0,x)$。因此,我们得到了一个上界估计式:$e_n\leq \frac{d(x_1,x_0)}{1-k}k^n$。 综上所述,完备度量空间由压缩映射构造的迭代一定收敛于不动点,且收敛速度是指数级别的。

相关推荐

最新推荐

recommend-type

python文本数据相似度的度量

编辑距离 编辑距离,又称为Levenshtein距离,是用于计算一个字符串转换为另一个字符串时,插入、删除和替换的次数。例如,将’dad’转换为’bad’需要一次替换操作,编辑距离为1。 nltk.metrics.distance.edit_...
recommend-type

《深度学习不确定性量化: 技术、应用与挑战》

不确定性量化(UQ)的核心目标是对模型的不确定性和预测结果的可信度进行度量,这对于避免决策错误和提高系统可靠性至关重要。在深度学习中,由于模型的复杂性和训练数据的局限性,模型的不确定性可能非常高,这使得...
recommend-type

项目度量指标介绍(BCWS、BCWP、ACWP).doc

项目管理者和高层管理对于项目的信息,除项目质量外,非常关注项目的进度情况和成本情况。进度情况决定是否可以... 本文简要介绍项目管理的几个度量指标:BCWS、BCWP、ACWP,并通过这几个指标去查看项目的健康状况。
recommend-type

JAVA面试题目网站.txt

JAVA面试题目网站
recommend-type

计算机基础知识试题与解答

"计算机基础知识试题及答案-(1).doc" 这篇文档包含了计算机基础知识的多项选择题,涵盖了计算机历史、操作系统、计算机分类、电子器件、计算机系统组成、软件类型、计算机语言、运算速度度量单位、数据存储单位、进制转换以及输入/输出设备等多个方面。 1. 世界上第一台电子数字计算机名为ENIAC(电子数字积分计算器),这是计算机发展史上的一个重要里程碑。 2. 操作系统的作用是控制和管理系统资源的使用,它负责管理计算机硬件和软件资源,提供用户界面,使用户能够高效地使用计算机。 3. 个人计算机(PC)属于微型计算机类别,适合个人使用,具有较高的性价比和灵活性。 4. 当前制造计算机普遍采用的电子器件是超大规模集成电路(VLSI),这使得计算机的处理能力和集成度大大提高。 5. 完整的计算机系统由硬件系统和软件系统两部分组成,硬件包括计算机硬件设备,软件则包括系统软件和应用软件。 6. 计算机软件不仅指计算机程序,还包括相关的文档、数据和程序设计语言。 7. 软件系统通常分为系统软件和应用软件,系统软件如操作系统,应用软件则是用户用于特定任务的软件。 8. 机器语言是计算机可以直接执行的语言,不需要编译,因为它直接对应于硬件指令集。 9. 微机的性能主要由CPU决定,CPU的性能指标包括时钟频率、架构、核心数量等。 10. 运算器是计算机中的一个重要组成部分,主要负责进行算术和逻辑运算。 11. MIPS(Millions of Instructions Per Second)是衡量计算机每秒执行指令数的单位,用于描述计算机的运算速度。 12. 计算机存储数据的最小单位是位(比特,bit),是二进制的基本单位。 13. 一个字节由8个二进制位组成,是计算机中表示基本信息的最小单位。 14. 1MB(兆字节)等于1,048,576字节,这是常见的内存和存储容量单位。 15. 八进制数的范围是0-7,因此317是一个可能的八进制数。 16. 与十进制36.875等值的二进制数是100100.111,其中整数部分36转换为二进制为100100,小数部分0.875转换为二进制为0.111。 17. 逻辑运算中,0+1应该等于1,但选项C错误地给出了0+1=0。 18. 磁盘是一种外存储设备,用于长期存储大量数据,既可读也可写。 这些题目旨在帮助学习者巩固和检验计算机基础知识的理解,涵盖的领域广泛,对于初学者或需要复习基础知识的人来说很有价值。
recommend-type

管理建模和仿真的文件

管理Boualem Benatallah引用此版本:布阿利姆·贝纳塔拉。管理建模和仿真。约瑟夫-傅立叶大学-格勒诺布尔第一大学,1996年。法语。NNT:电话:00345357HAL ID:电话:00345357https://theses.hal.science/tel-003453572008年12月9日提交HAL是一个多学科的开放存取档案馆,用于存放和传播科学研究论文,无论它们是否被公开。论文可以来自法国或国外的教学和研究机构,也可以来自公共或私人研究中心。L’archive ouverte pluridisciplinaire
recommend-type

【进阶】音频处理基础:使用Librosa

![【进阶】音频处理基础:使用Librosa](https://picx.zhimg.com/80/v2-a39e5c9bff1d920097341591ca8a2dfe_1440w.webp?source=1def8aca) # 2.1 Librosa库的安装和导入 Librosa库是一个用于音频处理的Python库。要安装Librosa库,请在命令行中输入以下命令: ``` pip install librosa ``` 安装完成后,可以通过以下方式导入Librosa库: ```python import librosa ``` 导入Librosa库后,就可以使用其提供的各种函数
recommend-type

设置ansible 开机自启

Ansible是一个强大的自动化运维工具,它可以用来配置和管理服务器。如果你想要在服务器启动时自动运行Ansible任务,通常会涉及到配置服务或守护进程。以下是使用Ansible设置开机自启的基本步骤: 1. **在主机上安装必要的软件**: 首先确保目标服务器上已经安装了Ansible和SSH(因为Ansible通常是通过SSH执行操作的)。如果需要,可以通过包管理器如apt、yum或zypper安装它们。 2. **编写Ansible playbook**: 创建一个YAML格式的playbook,其中包含`service`模块来管理服务。例如,你可以创建一个名为`setu
recommend-type

计算机基础知识试题与解析

"计算机基础知识试题及答案(二).doc" 这篇文档包含了计算机基础知识的多项选择题,涵盖了操作系统、硬件、数据表示、存储器、程序、病毒、计算机分类、语言等多个方面的知识。 1. 计算机系统由硬件系统和软件系统两部分组成,选项C正确。硬件包括计算机及其外部设备,而软件包括系统软件和应用软件。 2. 十六进制1000转换为十进制是4096,因此选项A正确。十六进制的1000相当于1*16^3 = 4096。 3. ENTER键是回车换行键,用于确认输入或换行,选项B正确。 4. DRAM(Dynamic Random Access Memory)是动态随机存取存储器,选项B正确,它需要周期性刷新来保持数据。 5. Bit是二进制位的简称,是计算机中数据的最小单位,选项A正确。 6. 汉字国标码GB2312-80规定每个汉字用两个字节表示,选项B正确。 7. 微机系统的开机顺序通常是先打开外部设备(如显示器、打印机等),再开启主机,选项D正确。 8. 使用高级语言编写的程序称为源程序,需要经过编译或解释才能执行,选项A正确。 9. 微机病毒是指人为设计的、具有破坏性的小程序,通常通过网络传播,选项D正确。 10. 运算器、控制器及内存的总称是CPU(Central Processing Unit),选项A正确。 11. U盘作为外存储器,断电后存储的信息不会丢失,选项A正确。 12. 财务管理软件属于应用软件,是为特定应用而开发的,选项D正确。 13. 计算机网络的最大好处是实现资源共享,选项C正确。 14. 个人计算机属于微机,选项D正确。 15. 微机唯一能直接识别和处理的语言是机器语言,它是计算机硬件可以直接执行的指令集,选项D正确。 16. 断电会丢失原存信息的存储器是半导体RAM(Random Access Memory),选项A正确。 17. 硬盘连同驱动器是一种外存储器,用于长期存储大量数据,选项B正确。 18. 在内存中,每个基本单位的唯一序号称为地址,选项B正确。 以上是对文档部分内容的详细解释,这些知识对于理解和操作计算机系统至关重要。
recommend-type

"互动学习:行动中的多样性与论文攻读经历"

多样性她- 事实上SCI NCES你的时间表ECOLEDO C Tora SC和NCESPOUR l’Ingén学习互动,互动学习以行动为中心的强化学习学会互动,互动学习,以行动为中心的强化学习计算机科学博士论文于2021年9月28日在Villeneuve d'Asq公开支持马修·瑟林评审团主席法布里斯·勒菲弗尔阿维尼翁大学教授论文指导奥利维尔·皮耶昆谷歌研究教授:智囊团论文联合主任菲利普·普雷教授,大学。里尔/CRISTAL/因里亚报告员奥利维耶·西格德索邦大学报告员卢多维奇·德诺耶教授,Facebook /索邦大学审查员越南圣迈IMT Atlantic高级讲师邀请弗洛里安·斯特鲁布博士,Deepmind对于那些及时看到自己错误的人...3谢谢你首先,我要感谢我的两位博士生导师Olivier和Philippe。奥利维尔,"站在巨人的肩膀上"这句话对你来说完全有意义了。从科学上讲,你知道在这篇论文的(许多)错误中,你是我可以依