f(x)=(x+p)2+q−p2のためf(x)の軸はx=−p
∣f(an+1)−m∣<∣f(an)−m∣は、f(an)よりf(an+1)の方がmに近い、
anよりan+1の方が軸である−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)∣が示せればよい。
f′(x)=2x+2p、an+1=−rf′(an)+anのため
an+1=−r(2an+2p)+anとなり、両辺にpを足し絶対値をとると
∣an+1+p∣=∣−2r(an+p)+(an+p)∣=∣(an+p)(1−2r)∣
0<r<1/2 より
0<1−2r<1 となるが∣an+p∣=0の時
∣(an+p)∣(1−2r)=∣an+p∣となってしまうため∣an+p∣=0を示す。
(1−2r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)∣(1−2r)より
∣(an+p)∣=(1−2r)n−1∣(a1+p)∣=∣p∣(1−2r)n−1より
p=0の時∣an+p∣=0であるから
∣(an+p)∣(1−2r)<∣an+p∣
よって∣an+1+p∣<∣an+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。