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高校数学です。よろしくお願いします。an+1a_n+1のn+1は添字です。すみません


関数f(x)=x2+2px+qf(x)=x^2+2px+q を用いて、数列an{a_n}

a1=0a_1=0

an+1=rf(an)+ana_n+1=-rf'(a_n)+a_n

(n=1,2,)(n=1,2,…)と定める。

ただしp,q,rは実数で、p≠0かつ0<r<1/20<r<1/2とする。


mをf(x)f'(x)の最小値とする。任意のnに付いて

f(an+1)m<f(an)m|f(a_n+1)-m|<|f(a_n)-m|

が成り立つことを示せ。

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回答(2件)

f(x)=(x+p)2+qp2f(x)=(x+p)^2 +q-p^2のためf(x)f(x)の軸はx=px=-p


f(an+1)m<f(an)m|f(a_{n+1})-m|<|f(a_{n})-m|は、f(an)f(a_{n})よりf(an+1)f(a_{n+1})の方がmmに近い、

ana_{n}よりan+1a_{n+1}の方が軸であるp-pに近い、と言い換えることができる。

そのためan+1(p)<an(p)|a_{n+1}-(-p)|<|a_{n}-(-p)|が示せればよい。


f(x)=2x+2pf'(x)=2x+2pan+1=rf(an)+ana_{n+1}=-rf'(a_{n})+a_{n}のため

an+1=r(2an+2p)+ana_{n+1}=-r(2a_{n}+2p)+a_{n}となり、両辺にppを足し絶対値をとると

an+1+p=2r(an+p)+(an+p)=(an+p)(12r)|a_{n+1}+p|=|-2r(a_{n}+p)+(a_{n}+p)|=|(a_{n}+p)(1-2r)|

0<r<1/20<r<1/2 より 

0<12r<10<1-2r<1 となるがan+p=0|a_{n}+p|=0の時

(an+p)(12r)=an+p|(a_{n}+p)|(1-2r)=|a_{n}+p|となってしまうためan+p0|a_{n}+p|≠0を示す。

(12r1-2rは正とわかったので絶対値の外に出しました。)

an+1+p=(an+p)(12r)|a_{n+1}+p|=|(a_{n}+p)|(1-2r)より

(an+p)=(12r)n1(a1+p)=p(12r)n1|(a_{n}+p)|=(1-2r)^{n-1}|(a_{1}+p)|=|p|(1-2r)^{n-1}より

p0p≠0の時an+p0|a_{n}+p|≠0であるから

(an+p)(12r)<an+p|(a_{n}+p)|(1-2r)<|a_{n}+p| 

よってan+1+p<an+p|a_{n+1}+p|<|a_{n}+p|が言えたため題意は示された。



説明が下手でわかりにくいかったらすみません。

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質問に関係ないですけど添え字のn+1n+1の書き方はこうです。

an+1a_{n+1}

$a_{n+1}$

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