根号二乘三倍的根号二等于多少(根号二的无限根号二次方)

前面已经介绍过,下面两个无穷项的表达式:

根号二乘三倍的根号二等于多少(根号二的无限根号二次方)(1)

根号二乘三倍的根号二等于多少(根号二的无限根号二次方)(2)

这两个表达式在某种意义上具有“互逆性”,且都收敛,前者收敛到2,后者收敛到4。

2和4恰好是方程

根号二乘三倍的根号二等于多少(根号二的无限根号二次方)(3)

的两个根。

为什么前者收敛到2,后者收敛到4呢?

追根溯源,这是函数不动点的问题。

函数的不动点,就是在函数的作用下没有变动的一个数。例如,对于函数y=2x-1,不动点就是x=1,因为2*1-1还等于1。对于函数y=x,每个x都是不动点。

对于函数y=(√2)^x,x=2和x=4就是其两个不动点。

关于不动点,有一个很有意思的定理,缩水版(一维版)的巴拿赫Banach不动点定理:

设函数f(x)在区间[a,b]上连续,对任意x1,x2∈[a,b],满足

|f(x1)-f(x2)|≤q|x1-x2|,其中0<q<1是一个常数,那么

1.f(x)在[a,b]上有且仅有一个不动点x*;

2.任取x0∈[a,b],序列x0,f(x0),f(f(x0)),f(f(f(x0)))....收敛,其的极限为x*。

结合拉格朗日中值定理,当f(x)导数存在时,条件可以改成导数f'(x)的绝对值小于等于q即可。

巴拿赫Banach不动点定理又叫压缩映射定理,在生活中的应用随处可见,比如:

三维版:一杯水,各种搅拌(没有溢出且假设物质连续无限可分的话),最后,总存在一小团水搅拌后与搅拌前的位置不变。二维版:一张纸,摊开放平,然后先Pia!(o ‵-′)揉成一个团,再Pia!(o ‵-′)压成一个饼,把饼放到原来纸的位置,那么这张纸上至少有一个位置前后不变。(不是说过程中位置不变,而是将最终状态与初始状态比较,位置不变。)

言归正传。

考察函数y=(√2)^x。容易知道,该函数在(-∞,2]上满足不动点定理的假设,是一个压缩映射,故有唯一不动点,x=2。在(2, ∞)上,函数不是压缩映射,而是带有放大性质的映射。

既然在(2, ∞)上,函数y=(√2)^x具有放大性质,那么反过来,它的反函数,y=log_√2 x,就是一个压缩映射,于是具有唯一的不动点,也就是x=4。

为了计算这个2或者4,只需要在相应的区间内任取一个初始值,然后不断地用函数表达式进行迭代,迭代无穷多次,极限就是要求的不动点。这个不断迭代的过程,可以写成一个数列,也可以故弄玄虚,写成吓唬人的一大块。

所以现在清楚了,看起来很吓唬人的、包含无穷的表达式,其实反映的就是为了计算不动点而不断迭代的过程。

下面还有几个具有无穷迭代的表达式,

根号二乘三倍的根号二等于多少(根号二的无限根号二次方)(4)

机智如你,一定可以创造出其他有趣的无穷迭代表达式~~~

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