最後的解答:根號二的無限根號二次方,到底等於多少?
前面已經介紹過,下面兩個無窮項的表示式:
這兩個表示式在某種意義上具有“互逆性”,且都收斂,前者收斂到2,後者收斂到4。
2和4恰好是方程
的兩個根。
為什麼前者收斂到2,後者收斂到4呢?
追根溯源,這是函式不動點的問題。
函式的不動點,就是在函式的作用下沒有變動的一個數。例如,對於函式y=2x-1,不動點就是x=1,因為2*1-1還等於1。對於函式y=x,每個x都是不動點。
對於函式y=(√2)^x,x=2和x=4就是其兩個不動點。
關於不動點,有一個很有意思的定理,縮水版(一維版)的巴拿赫Banach不動點定理:
設函式f(x)在區間[a,b]上連續,對任意x1,x2∈[a,b],滿足
|f(x1)-f(x2)|≤q|x1-x2|,其中0 1。f(x)在[a,b]上有且僅有一個不動點x*; 2。任取x0∈[a,b],序列x0,f(x0),f(f(x0)),f(f(f(x0)))。。。。收斂,其的極限為x*。 結合拉格朗日中值定理,當f(x)導數存在時,條件可以改成導數f‘(x)的絕對值小於等於q即可。 巴拿赫Banach不動點定理又叫壓縮對映定理,在生活中的應用隨處可見,比如: 三維版:一杯水,各種攪拌(沒有溢位且假設物質連續無限可分的話),最後,總存在一小團水攪拌後與攪拌前的位置不變。二維版:一張紙,攤開放平,然後先Pia!(o ‵-′)揉成一個團,再Pia!(o ‵-′)壓成一個餅,把餅放到原來紙的位置,那麼這張紙上至少有一個位置前後不變。(不是說過程中位置不變,而是將最終狀態與初始狀態比較,位置不變。) 言歸正傳。 考察函式y=(√2)^x。容易知道,該函式在(-∞,2]上滿足不動點定理的假設,是一個壓縮對映,故有唯一不動點,x=2。在(2,+∞)上,函式不是壓縮對映,而是帶有放大性質的對映。 既然在(2,+∞)上,函式y=(√2)^x具有放大性質,那麼反過來,它的反函式,y=log_√2 x,就是一個壓縮對映,於是具有唯一的不動點,也就是x=4。 為了計算這個2或者4,只需要在相應的區間內任取一個初始值,然後不斷地用函式表示式進行迭代,迭代無窮多次,極限就是要求的不動點。這個不斷迭代的過程,可以寫成一個數列,也可以故弄玄虛,寫成嚇唬人的一大塊。 所以現在清楚了,看起來很嚇唬人的、包含無窮的表示式,其實反映的就是為了計算不動點而不斷迭代的過程。 下面還有幾個具有無窮迭代的表示式, 機智如你,一定可以創造出其他有趣的無窮迭代表達式~~~