[数列の極限値]
ddt^3です。
ねぇねぇネコ先生、極限が存在する漸化式って、絶対に縮小写像(注1)になってますよね?(^^)。
例えば、
なら、
とおく事で、
を考えれば、
ですよね?。(注2)
でも図-1はx方向に-1平行移動すると、さらに具合が良さそうじゃないですか(^^)。
この時、f(x),g(x)は(図-2)、
ああでも、g(x)=xでなくなった。それが成り立たないと、縮小写像の計算が面倒になる(一般的には)。
・・・そうだ!、y方向に-1平行移動しよう。この時、f(x),g(x)は(図-3)、
となる。これを通常の漸化式に戻すと、
なぁ~んだ、等比数列を扱えば良いだけじゃない(^^)。
いやぁ~、x方向に-1平行移動した時、
・f(x)の切片もg(x)の切片も1になる、(1)の形で助かったぜ!(^^;)。
・・・という事にはなるんですが、このやり方を知ってると、等比数列に落とし込む方法とか、等比数列に落とし込める条件とかを予想できる事になります。しかし普通の高校生は、こんな事は絶対に自分では考え付けないし、教師も絶対に教えません。教師もそこまで考えてないのが普通だと思うし。
自分が高校生の頃、こういう事を平気で考え付ける数学の天才がいたんですよ。この問題に関してそいつの説明を聞きましたが、「全くのチンプンカンプン」でした(^^;)。
何故ならポイントは、
「極限が存在する漸化式は常に縮小写像になっている」
「よってグラフを描いて判断すればいいのだ」
だからです。高校生の世界を超えてますよね(^^)。彼は数学に関しては超高校生だったと思います。
自分がこういう事を考え付けるようになったのは、関数解析の本なんかを読み出して、そこに出てくる縮小写像の例題なんかを考え出してからでした。なので今はこんな話も出来ますが、非常にみっともないと思う。まさに、
「卵の殻を割るのに、鉈をふるう」
ようなものだと思える。超高校生の彼には、とうてい及ばないなぁ~(^^;)
(執筆 ddt³さん)
(注1) 縮小写像
0<c<1となるaが存在し、すべての、x,y∈Xに対して、
が成り立つとき、写像fを縮小写像という。
(注2) このような解法をクモの巣図法、この図をクモの巣図と呼んだりする。
ウィキペディアの「クモの巣図法」
以下のページに「縮小写像の不動点定理」についての、高校生向け(?)の読み物が出ているので、興味のあるヒトは読んでみるといいのでは。
http://izumi-math.jp/F_Wada/fixpoint_theorem.pdf