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不动点原理及其应用

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T?x??t???Tx??t'???tt'f?t,x?t??dt?Mt?t',??t???h,h??,

所以T连续,B??,b?在T下的像是紧的应用Schauder不动点定理,故证。

??不动点定理的应用

下面通过对一个实际问题的研究,来探讨不动点理论的应用。 问题背景:

把椅子放在不平的地面上,通常只有三只脚着地,放不稳,但挪动几次就可以

使四只脚同时着地。问题假设:

1.椅子四条腿一样长,椅脚与地面的接触处能够看为一个点,椅子四个角连线成正方形;

2.地面可以视为连续曲面;

3.地面时相对平坦的,即椅子在任何地方都有四只脚着地。【5】

问题分析:椅子脚连线成正方形,可以考虑以椅子中心为对称点,正方形绕中心的旋转代表椅子位置的改变,所以能够用旋转角度表示椅子的位置,椅子四脚连线为正方形ABCD。AC连线与x轴重合,椅子绕中心旋转?后,AC与x轴的夹角表示椅子的位置。设AC两脚与地面距离之和为f???,BD两脚与地面距

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离之和为g???,g???,f????0由假设可知,f???,g???,中至少有一个为零,假设在??0时,f????0,g????0,问题转化为这样的数学问题:

已知f???,g???是?的连续函数,对任意?,f????g????0,并且有f?0??0,g?0??0.证明存在?0使得f??0??g??0??0

问题求解:

将椅子旋转900,对角线AC与BD互换,由f????0,g????0可知

?2??0,g??2??0,令h????f????g???,有h?0??0,h??2??0,根据定理2.1,可知必存在??0????2?使得h????0,即f????g???,又因为

f?00000f????g????0,所以f??0??g??0??0。

总结

本文浅略分析了不动点原理的相关内容,主要从压缩映射原理,Schauder不动

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点定理以及压缩映射原理的应用三个方面出发,在讨论压缩映射原理时,是主要考虑到空间的不同,将内容分为两块,度量空间下的和巴拿赫空间下的,并且分别给出了在不同空间下的定义,定理以及证明,在最后给出例题及详细证明。除了本文中介绍的不动点定理外,还有很多不动点定理,例如Brouwer不动点定理,Schaefer不动点定理等,Schaefer不动点定理在非线性偏微分方程的理论中有大量的应用,对该不动点定理的详解和证明可以参考Lawrence C.Evans. Partial differential equations 一书 。

在完成本文时我参考了大量泛函分析和偏微分教程,重新学习了集合论,映射等原理相关的内容,对我自身数学素养的提高有相当帮助,同时也锻炼了我写作论文的能力,对格式的熟悉程度。

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参考文献:

[1] 王声望 郑维行. 实变函数与泛函分析概要 北京:高等教育出版社 2010.7 [2] Lawrence C.Evans. Partial differential equations . America Mathematical society

[3] 朱长江 邓引斌 . 偏微分方程教程 .科学出版社

[4]欧阳光中 朱学炎 金福临 陈传章 . 数学分析. 高等教育出版社 [5] 姜启源 谢金星 叶俊 . 数学模型(第三版). 高等教育出版社 [6] 朱思铭 王高雄 王寿松 周之铭 李艳会. 常微分方程 [7]华东师范大学数学系编写. 数学分析. 高等教育出版社. [8]张恭庆 林源渠. 泛函分析讲义. 北京:高等教育出版社 [9]关肇直. 泛函分析讲义. 北京:高等教育出版社

[10]南京大学数学系. 泛函分析. 北京:人民教育出版社,1961. [11]刘培德 . 泛函分析基础 . 武汉大学出版社

[12]夏道行 吴卓仁 严绍宗 舒武昌 . 实变函数论与泛函分析 北京 人民教育出版社

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