gxqcn 发表于 2023-8-15 12:56:58

虽然是理论上存在负黑洞,即便用其作为初始值 (\( -\sqrt2 - 1\)),但实际上因浮点的误差,迭代后无法稳定于此值,继而逐渐落入正黑洞。

mathe 上面的论述,让我的疑问,烟消云散。

mathe 发表于 2023-8-15 13:01:32

对于-sqrt(2)-1的情况,由于越迭代越发散,我们可以考虑反向迭代,也就是用1/(2+x)的逆函数进行迭代,变为x=1/x-2

nyy 发表于 2023-8-15 14:33:12

本帖最后由 nyy 于 2023-8-15 14:37 编辑

gxqcn 发表于 2023-8-14 15:17
背后的数学原理:\( x = \dfrac{1}{x+2} \implies x=\pm \sqrt2 - 1\)

我来解释一下你的疑惑
x=g(x)进行不动点迭代,
假设有两个点x1 x2
g(x)的导数g'(x),
如果g'(x1)的绝对值小于1,那么迭代收敛,如果大于1,则发散不收敛

对于本题,
x == 1/(x + 2)
有两个不动点
{{x -> -1 - Sqrt}, {x -> -1 + Sqrt}}

导数是
-(1/(2 + x)^2)
代入上面的不动点,得到
\[\left\{-2 \sqrt{2}-3,2 \sqrt{2}-3\right\}\]
数值化
{-5.82843, -0.171573}

很显然前者的绝对值大于1不收敛,后者的绝对值小于1,所以收敛!

参考资料
1.5 不动点的收敛判别
https://zhuanlan.zhihu.com/p/444438187

Jack315 发表于 2023-8-16 06:37:41

本帖最后由 Jack315 于 2023-8-16 07:53 编辑

【迭代过程的几何表达】
迭代公式为:
\

作出公式左边 \(y=x\) 和右边 \(y=1/(x+2)\) 的曲线,
两条曲线的交点为不动点。


不动点有两个,从下图的迭代轨迹可以看出:

对于右侧(第 I 象限)的不动点,
如果出现扰动而偏离了不动点,
经过迭代仍会回到这个不动点,
因而是个稳定的不动点。

对于左侧(第 III 象限)的不动点,
如果出现扰动而偏离了不动点,
经过迭代将会远离这个不动点,
之后穿越到第 II 和第 I 象限,
并最终到达右侧的这个不动点,
因而左侧的不动点是个不稳定的不动点。

比较 \(y=1/(x+2)\) 在第 I 和第 III 象限内的曲线可以看出,
一个向上是凸的,一个向上是凹的。
几何上,这就是造成稳定性差别的原因。



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