设当a≤x≤b时,a≤f(x)≤b,并设存在常数k,0≤k<1,对于[a,b]上的任意两点x1与x2,都有|f(x1)-f(x2)|≤k|x1-x2|,证明: 对于任意给定的x1∈[a,b],定义xn+1=f(xn),n=1,2,…,则xn存在,且xn=

admin2021-06-16  48

问题 设当a≤x≤b时,a≤f(x)≤b,并设存在常数k,0≤k<1,对于[a,b]上的任意两点x1与x2,都有|f(x1)-f(x2)|≤k|x1-x2|,证明:
对于任意给定的x1∈[a,b],定义xn+1=f(xn),n=1,2,…,则xn存在,且xn=ξ.

选项

答案为证[*]xn=ξ,考虑 |xn-ξ|=|f(xn-1)-f(ξ)|≤k|xn-1-ξ|≤…≤kn-1|x1-ξ| 其中x1与ξ都是确定的值。 所以当n→∞时,|xn-ξ|→0,从而证明了[*]xn存在,且[*]xn=ξ,证明完毕。

解析 注意:此题若增加条件“f(x)在[a,b]上可导,且|f’(x)|≤k<1”则可应用拉格朗日中值定理来完成不等式。
对[a,b]上的任意两点x1,x2均有
|f(x1)-f(x2)|=|f’(ξ)(x1-x2)|≤k|x1-x2|(ξ介于x1与x2之间),
也能继续证明本题的结论,其子题可如此设置:
设f(x)=a+bsinx,a为任意常数,0<b<1。
(1)证明f(x)=x有唯一实根ξ;
(2)定义xn+1=f(xn),n=1,2,...,证明:.
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