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Demostrar el teorema del mapeo de contracción.

Demostrar la Asignación de Contracción Teorema.

Deje $(X,d)$ ser un espacio métrico y $g : X \rightarrow X$ ser un mapa tal que $\forall x,y \in X, d(g(x), g(y)) \le \lambda d(x,y)$ algunos $0<\lambda < 1$. A continuación, $g$ tiene un único punto fijo $x^* \in X $, y que atrae a todo, es decir, para cualquier $x_0 \in X$ , la secuencia de itera $x_0, g(x_0), g(g(x_0))$, ... converge al punto fijo $x^* \in X$.

La sugerencia que me dan son para la existencia y la convergencia - probar que la sucesión es de Cauchy. La unicidad, elegir dos puntos fijos de $g$ y aplicar el mapa para ambos.

Todavía un poco no saber cómo proceder después de mirar a la pista. Podría alguien ayudarme basado en las sugerencias?

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Noldorin Puntos 67794

De

$$d(x_{n+1},x_n)=d(g(g(x_{n-1})),g(x_{n-1}))\le \lambda d(g(x_{n-1}), x_{n-1})=d(x_n,x_{n-1})$$

llegamos después de $n$ aplicaciones de la desigualdad

$$d(x_{n+1},x_n)\le \lambda d(x_n,x_{n-1}) \le \lambda^2 d(x_{n-1},x_{n-2}) \le \cdots\le \lambda^n d(x_1,x_0)\tag{1}$$

Ahora queremos demostrar que las $(x_n)_n$ es una secuencia de Cauchy. Así que vamos a $\epsilon>0$.

Asumimos $x_1\not=x_0$ (de lo contrario $x_0$ ya es un punto fijo). Set $c=d(x_1,x_0)>0$.

Desde $0<\lambda<1$, la suma de $\sum_{n=0}^\infty \lambda^n$ converge (a $1/(1-\lambda)$). Por lo tanto, podemos recoger $N$ lo suficientemente grande tal que

$$\sum_{k=n}^\infty \lambda^k<\frac{\epsilon}{c}$$

para todos los $n\ge N$.

A continuación, para $m>n\ge N$ tenemos por la desigualdad de triángulo

$$d(x_m,x_n)\le \sum_{k=n}^{m-1} d(x_{k},x_{k+1})$$

La aplicación de $(1)$ obtenemos

$$d(x_m,x_n)\le c\sum_{k=n}^{m-1} \lambda^k\le c\sum_{k=n}^\infty \lambda^k<c\cdot\frac{\epsilon}{c}=\epsilon$$

Por lo $(x_n)_n$ realmente es una secuencia de Cauchy. Desde $(X,d)$ es completa, que converge a un límite de $x\in X$.

Por la ecuación de $x_{n+1}=g(x_n)$, el límite satisface $x=g(x)$, por lo que es un punto fijo.

La unicidad es trivial, vamos a $y$ ser otro punto fijo de $g$. Entonces

$$d(x,y)=d(g(x),g(y))\le \lambda d(x,y)$$

Ahora si $x\not=y$,$d(x,y)>0$, por lo que podemos dividir por $d(x,y)$ obtener $\lambda\ge 1$, una contradicción. Por lo tanto, $x=y$.

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meta Puntos 821

Una salvedad: necesita que $X$ es no-vacío en la declaración.

A sobre los consejos te ha dado; Para probar la existencia, selección $x_0 \in X$ y llamada (para comodidad de la escritura) $g(x_0) = x_1, g(x_1) = x_2$ etcétera. Que $d(x_0,x_1) = d$. ¿Entonces $d(x_1,x_2) \leq \lambda d$ y $d(x_2,x_3) \leq \lambda^2 d$...can puedes ver cómo extender esto para mostrar que la secuencia es Cauchy?

De unicidad, supongamos que $x$ y $y$ son dos puntos fijos. ¿Qué es $d(g(x),g(y))$?.

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