指数クラスの汎関数連続分数(FCF)は、a_(cf)(x; b)= a ^(x + b /(a ^(x + b / a ^(x + ...))))で定義されます。 a = e = 2.718281828 ..に設定すると、e_(cf)(0.1; 1)= 1.880789470とほぼ証明されますか。

指数クラスの汎関数連続分数(FCF)は、a_(cf)(x; b)= a ^(x + b /(a ^(x + b / a ^(x + ...))))で定義されます。 a = e = 2.718281828 ..に設定すると、e_(cf)(0.1; 1)= 1.880789470とほぼ証明されますか。
Anonim

回答:

説明を参照してください…

説明:

みましょう #t = a_(cf)(x; b)#

その後:

#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)#

言い換えると、 #t# マッピングの固定小数点です。

#F_(a、b、x)(t)= a ^(x + b / t)#

それ自体で、 #t# の定点 #F(t)# それを証明するのに十分ではありません #t = a_(cf)(x; b)#。不安定で安定した固定点があるかもしれません。

例えば、 #2016^(1/2016)# の定点です #x - > x ^ x#しかし、の解決策ではありません #x ^(x ^(x ^(x ^ …)))= 2016# (解決策はありません)

しかし、考えてみましょう #a = e#, #x = 0.1#, #b = 1.0# そして #t = 1.880789470#

その後:

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

#~~ e ^(0.1 + 0.5316916199)#

#= e ^ 0.6316916199#

#~~ 1.880789471 ~~ t#

だからこの値 #t# の不動点に非常に近い #F_(a、b、x)#

安定していることを証明するために、次の微分を考えます。 #t#.

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

だから我々は見つけます:

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

これは負であり、絶対値は #1#での定点 #t# 安定しています。

また、ゼロ以外の任意のReal値に対して、 #s# 我々は持っています:

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

あれは #F_(e、1,0.1)(s)# 厳密に単調に減少しています。

それゆえ #t# はユニークな安定定点です。

回答:

収縮挙動

説明:

あり #a = e# そして #x = x_0# 繰り返しは次のようになります。

#y_ {k + 1} = e ^ {x_0 + b / y_k}# そしてまた

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

反復演算子の収縮の条件を調べてみましょう。

両側を減じる

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

しかし一次近似では

#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)#

または

#e ^ {b / y_k} - e ^ {b / y_ {k-1}}約-b(e ^ {b / y_ {k-1}})/(y_ {k-1})^ 2( y_k-y_ {k-1})#

収縮させるために必要なもの

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

これは次の場合に達成されます。

#abs(e ^ {x_0} b(e ^ {b / y_ {k-1}})/(y_ {k-1})^ 2)<1#。想定して #b> 0# そして #k = 1# 我々は持っています。

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

そう与えられた #x_0# そして #b# この関係により、収縮動作の下で最初の反復を見つけることができます。