不动点定理研究
lefschetz不动点定理
lefschetz不动点定理摘要：一、Lefschetz不动点定理简介二、Lefschetz不动点定理的证明三、Lefschetz不动点定理的应用四、Lefschetz不动点定理的扩展正文：**一、Lefschetz不动点定理简介**Lefschetz不动点定理是拓扑学中的一个重要定理，由美国数学家Lefschetz于1934年首次提出。
该定理主要研究的是流形上的不动点问题，即寻找连续映射下的不变点。
不动点在数学、物理、经济学等领域具有广泛的应用，代表着稳定和均衡的状态。
**二、Lefschetz不动点定理的证明**Lefschetz不动点定理的证明主要基于代数拓扑的方法。
首先，我们需要知道流形上的切向量场和法向量场的概念。
切向量场在流形上的每一点都有一个切向量，而法向量场在流形上的每一点都有一个法向量。
Lefschetz不动点定理的证明过程涉及到计算流形上的切向量场和法向量场之间的内积，并通过分析内积的性质得出不动点存在性。
**三、Lefschetz不动点定理的应用**Lefschetz不动点定理在数学和实际应用领域具有广泛的应用，例如：在控制论中，它被用来研究系统的稳定性；在多元函数论中，它被用来解决非线性方程组的问题；在物理学中，它被用来分析力学系统的平衡状态；在经济学中，它被用来研究市场均衡等。
**四、Lefschetz不动点定理的扩展**Lefschetz不动点定理的研究对象主要是流形上的连续映射。
在此基础上，学者们对其进行了许多扩展，如：Knaster-Tarski不动点定理、Schauder 不动点定理等。
这些扩展不仅丰富了不动点理论，还为各个领域的问题提供了更多的解决方法。
总之，Lefschetz不动点定理是拓扑学领域的一个重要定理，其证明和应用在数学和实际领域具有深远的影响。
不动点定理
不动点定理不动点定理（Fixed Point Theorem）是数学中的一项重要定理，它在现代数学的许多领域中都有广泛的应用。
该定理的推导和证明过程相对复杂，但是可以通过举例来更直观地理解。
不动点定理最基本的形式是：对于一个连续函数f，如果存在一个数a使得f(a) = a，那么这个数a就被称为函数f的不动点。
假设有一个长度为1的线段，你可以将它折叠成任何形状的折线。
对于一条折线上的每一点，你都可以轻松地找到一个它的对应点，使得折线的对折后这两个点重合。
这个过程中，不动点就是指那些折线上的点，对折后依然保持不动。
我们先来看一个简单的例子，假设有一条直线y = x，我们希望找到这条直线上的一个不动点。
我们可以将其代入方程中，得到x = x，即x满足这个等式。
很明显，所有的实数都满足这个等式，所以直线y = x上的所有点都是它的不动点。
现在我们将问题扩展到更一般的函数。
假设有一个函数f(x) =x^2，我们可以将其图像绘制出来，并找到它的不动点。
通过描点，我们可以发现这个函数的图像在x = 0和x = 1处都与直线y = x有交点，也就是不动点。
这两个点分别是函数f(x)= x^2的两个不动点。
不动点定理告诉我们，如果一个函数在某个区间上满足某些条件，那么它一定存在一个不动点。
这个定理有着广泛的应用，例如在经济学中的均衡问题、微积分中的方程求解、组合数学中的图像理论等等。
不动点定理的推导和证明过程相对较为复杂，需要利用到现代数学中的许多高级概念和理论。
例如，需要使用到连续性、紧致性、度量空间等概念，以及开集、闭集、紧集等性质。
这些都是数学中非常重要的概念，它们为不动点定理提供了坚实的理论基础。
总结起来，不动点定理是数学中的一项重要定理，它有着广泛的应用。
通过找到函数中的某个不动点，我们可以解决一些实际问题或者推导出一些有意义的结论。
不动点定理的证明过程相对复杂，但通过举例可以更加直观地理解。
在日常生活中，我们也可以通过不动点定理来理解一些问题，例如折纸和折线、函数的交点问题等等。
《两类空间中压缩不动点定理的研究》范文
《两类空间中压缩不动点定理的研究》篇一一、引言在数学领域中，不动点定理是一个重要的概念，特别是在分析学和拓扑学中。
该定理的应用范围广泛，尤其在函数空间和度量空间等两类空间中发挥着重要作用。
本文将重点研究这两类空间中的压缩不动点定理，探讨其性质、应用及发展前景。
二、函数空间中的压缩不动点定理函数空间中的压缩不动点定理是一种重要的数学工具，用于解决非线性问题。
该定理指出，在满足一定条件的函数空间中，存在一个压缩映射的唯一不动点。
这个不动点是该映射的解或极限。
（一）定理的提出与性质压缩不动点定理最早由巴拿赫提出，并广泛应用于泛函分析领域。
该定理主要涉及压缩映射的概念，即映射的某个特定性质使得其迭代序列收敛于一个唯一的不动点。
在函数空间中，这种压缩映射通常表现为某种形式的自映射。
（二）定理的应用压缩不动点定理在函数空间中的应用非常广泛，如求解非线性方程、研究微分方程的解等。
此外，该定理还可用于优化算法、计算机科学和图像处理等领域。
通过利用压缩不动点定理，可以有效地解决许多实际问题。
三、度量空间中的压缩不动点定理度量空间中的压缩不动点定理是另一种重要的数学工具，与函数空间中的定理有相似之处，但应用范围更广。
该定理在度量空间中寻找满足特定条件的压缩映射的不动点。
（一）定理的提出与性质度量空间中的压缩不动点定理是基于度量空间的性质而提出的。
该定理主要涉及距离函数和收缩性条件，确保了映射的不动点存在且唯一。
这种不动点通常表示为某个过程的极限或解。
（二）定理的应用度量空间中的压缩不动点定理在多个领域具有广泛应用，如机器学习、数据挖掘、网络流等。
通过该定理，可以有效地求解各种优化问题、决策问题以及模式识别等问题。
此外，该定理还可用于构建高效的算法和优化算法性能。
四、两类空间中压缩不动点定理的比较与联系函数空间和度量空间中的压缩不动点定理虽然有所不同，但它们之间存在密切的联系和相似之处。
这两类空间的压缩不动点定理都基于映射的收缩性条件，确保了不动点的存在和唯一性。
不动点定理的实际应用
不动点定理的实际应用
不动点定理是数学中的一个重要概念，它在许多领域都有广泛的应用。
以下是一些不动点定理的实际应用：
1. 经济学：在经济学中，不动点定理被用来研究经济模型的稳定性和均衡性。
例如，它可以用于分析市场竞争、价格形成等问题。
2. 计算机科学：在计算机科学中，不动点定理被用来研究迭代算法的收敛性和稳定性。
例如，它可以用于分析搜索算法、图像处理算法等问题。
3. 物理学：在物理学中，不动点定理被用来研究量子力学中的对称性和守恒定律。
例如，它可以用于分析粒子的运动轨迹、能量转换等问题。
4. 工程学：在工程学中，不动点定理被用来研究控制系统的稳定性和性能优化。
例如，它可以用于分析飞机的姿态控制、机器人的运动规划等问题。
不动点定理在各个领域都有着广泛的应用，它为我们理解和解决实际问题提供了重要的数学工具和方法。
不动点定理研究
前言不动点理论的研究兴起于20世纪初,荷兰数学家布劳维在1909年创立了不动点理论[1]．在此基础上，不动点定理有了进一步的发展，并产生了用迭代法求不动点的迭代思想．美国数学家莱布尼茨在1923年发现了更为深刻的不动点理论，称为莱布尼茨不动点理论[2]．1927年，丹麦数学家尼尔森研究不动点个数问题，并提出了尼尔森数的概念[3]．我国数学家江泽涵、姜伯驹、石根华等人则大大推广了可计算尼森数的情形，并得出了莱布尼茨不动点理论的逆定理[4]．最后给出结果的是波兰数学家巴拿赫(Bananch)[6]，他于1922年提出的压缩映像（俗称收缩映射）原理发展了迭代思想，并给出了Banach不动点定理[6]．这一定理有着及其广泛的应用，像代数方程、微分方程、许多着名的数学家为不动点理论的证明及应用作出了贡献.例如，荷兰数学家布劳威尔在1910年发表的《关于流形的映射》[2]一文中就证明了经典的不动点定理的一维形式.即,设连续函数()fx()fx把单位闭区间[0,1]映到[0,1][0,1]中，则有0[0,1]x，使00()fxx.波利亚曾经说过：“在问题解决中，如果你不能解答所提的问题，那么就去考虑一个适当的与之相关联的辅助问题”.“不动点”就是一个有效的可供选择的辅助问题。
作为Brouwer不动点定理从有限维到无穷维空间的推广，1927年Schauder 证明了下面不动点定理，我们称其为Sehauder不动点定理I：定理2设E是Banach 空间，X为E中非空紧凸集，XXf:是连续自映射，则f在X中必有不动点.Sehauder 不动点定理的另一表述形式是将映射的条件加强为紧映射(即对任意Xx，xf是紧的)，这时映射的定义域可不必是紧集，甚至不必是闭集。
1935年，Tyehonoff进一步将Sehauder不动点定理I推广到局部凸线性拓扑空间，得到了下面的不动点定理，我们称其为Tyehonoff不动点定理（吉洪诺夫不动点定理）。
不动点定理及其应用的开题报告
不动点定理及其应用的开题报告不动点定理及其应用的开题报告一、研究背景在现代数学中，“不动点”这个概念具有很广泛的应用。
它是指对于一种映射或者变换，存在一个点在经过映射或者变换后不发生改变，也就是保持不动。
例如在几何中，一个旋转操作可以将一个点固定在原位，而在求解方程或者迭代中，也会出现类似的情形。
不动点定理的研究就是为了找出在哪些条件下，一个映射或者变换存在唯一的不动点。
二、研究目的本文旨在深入探讨不动点定理在数学中的应用，具体来讲，包括几何中的不动点，乘法上的不动点，不动点定理的证明以及实际问题中的应用等。
三、主要内容1.几何中的不动点在几何中，不动点被广泛应用于旋转、对称和变形等操作中。
例如，在一个平面上绕着一个点旋转，就可以将这个点作为不动点。
在求解图形的对称性质时，一个点也可以被视为不动点。
不动点在几何中的应用是非常广泛的。
2.乘法上的不动点不动点定理也可以在乘法运算中应用。
在这种情况下，一个不动点是指一个数乘以自己等于本身。
例如，在平面几何中，一个平面上的点可以旋转角度而不改变自身的位置，这个点就是一个不动点。
同样的，在迭代计算中，一个不动点是指迭代函数的输出恰好等于其输入。
3.不动点定理的证明不动点定理的证明可以采用反证法。
也就是，假设不存在不动点，则根据映射或者变换的定义，它一定会改变某个点的位置。
根据这个假设，我们可以构造一个数学模型，通过推理可以得到一个矛盾，从而推出不动点的存在性。
4.实际问题中的应用不动点定理在实际问题中的应用非常广泛。
例如，在经济学上，不动点可以表示市场的均衡点，在工程学上，不动点可以表示一个系统的稳定状态。
不动点定理也可以应用于音乐分析、图像处理等领域。
四、结论综上所述，不动点定理是一种非常有用的工具，有着广泛的应用领域。
通过对不动点定理的深入研究和理解，我们可以更好地应用它解决实际问题。
banach 不动点定理
banach 不动点定理
Banach不动点定理是数学中的一个重要定理，它是函数分析学中的基本定理之一。
该定理的核心思想是，对于某些特定的函数，它们总是存在一个不动点，即一个点在函数作用下不发生变化。
这个定理在实际应用中有着广泛的应用，例如在微积分、物理学、经济学等领域中都有着重要的应用。
Banach不动点定理的证明过程比较复杂，但其基本思想是通过构造一个逐步逼近的过程，使得函数序列趋近于一个不动点。
具体来说，假设有一个函数f(x)，我们可以通过不断迭代f(x)来逼近其不动点。
具体来说，我们可以从一个任意的起始点x0开始，然后通过不断迭代f(x)来得到一个序列{x0, f(x0), f(f(x0)), ...}。
如果这个序列收敛于一个极限值x*，那么x*就是f(x)的一个不动点。
Banach不动点定理的重要性在于它为我们提供了一种通用的方法来证明某些函数存在不动点。
这个定理的应用非常广泛，例如在微积分中，我们可以通过Banach不动点定理来证明某些微分方程存在解；在物理学中，我们可以通过该定理来证明某些物理模型存在稳定的平衡点；在经济学中，我们可以通过该定理来证明某些经济模型存在稳定的均衡点。
Banach不动点定理是数学中的一个重要定理，它为我们提供了一种通用的方法来证明某些函数存在不动点。
该定理的应用非常广泛，它在微积分、物理学、经济学等领域中都有着重要的应用。
因此，
深入理解和掌握该定理对于我们的学术研究和实际应用都有着重要的意义。
不动点定理及其应用
不动点定理及其应用摘要不动点定理是研究方程解的存在性与唯一性理论的重要工具之一.本文给出了线性泛函分析中不动点定理的几个应用,并通过实例进行了说明.同时,介绍了非线性泛函分析中的不动点定理——Brouwer不动点定理和Leray-Schauder不动点定理.关键词不动点;不动点定理;Banach空间Fixed Point Theorems and Its ApplicationsAbstract The fixed point theorem is one of important tools in studying the existence and uniqueness of solution to functional equation .In this paper,the fixed theorem in linear functional analysis and its applications are introduced and the corresponding examples are ,the Brouwer and Leray-Schauder fixed point theorems are also involved.Key Words Fixed point , Fixed point theorem, Banach Space不动点定理及其应用0 引言在线性泛函中,不动点定理是研究方程解的存在性与解的唯一性理论[1-3].而在非线性泛函中是研究方程解的存在性与解的个数问题[4],它是许多存在唯一性定理（例如微分方程,积分方程,代数方程等）的证明中的一个有力工具. 下面给出不动点的定义.定义 设映射X X T →:,若X x ∈满足x Tx =,则称x 是T 的不动点.即在函数取值的过程中,有一点X x ∈使得x Tx =.对此定义,有以下理解.1）代数意义：若方程x Tx =有实数根0x ,则x Tx =有不动点0x .2）几何意义：若函数()x f y =与x y =有交点()00,y x 则0x 就是()x f y =的不动点.在微分方程、积分方程、代数方程等各类方程中,讨论解的存在性,唯一性以及近似解的收敛性始终是一个极其重要的内容. 对于许多方程的求解问题，往往转化为求映射的不动点问题,同时简化了运算.本文将对不动点定理及其变换形式在线性分析和非线性分析中的应用加以探索归纳.1 Banach 不动点定理及其应用 相关概念首先介绍本文用的一些概念.定义1.1.1[3]设X 为距离空间,{}n x 是X 中的点列,若对任给的0>ε,存在0>N ,使得当N n m >,时,()ερ<n m x x ,.则称点列{}n x 为基本点列或Cauchy 点列.如果X 中的任一基本点列均收敛于X 中的某一点,则称X 为完备的距离空间.定义1.1.2[3]定义在线性空间上的映射统称为算子.定义1.1.3[3]给定距离空间()ρ,X 及映射T :X X →,若X x ∈满足x Tx =，则称x 是T 的不动点.Banach 不动点定理定理 1.2.1[3]设X 是完备的距离空间，距离为ρ.T 是由X 到其自身的映射，且对任意的X y x ∈,,不等式()(),,Tx Ty x y ρθρ≤成立,其中θ是满足不等式01θ≤<的常数.那么T 在X 中存在唯一的不动点.即存在唯一的X x ∈,使得x x T =.证明 在X 中任意取定一点0x ,令01Tx x =，12Tx x =，…，n n Tx x =+1，… 首先证明{}n x 是X 中的一个基本点列. 因为()()()()00101021,,,,Tx x x x Tx Tx x x θρθρρρ=≤=； ()()()()002212132,,,,Tx x x x Tx Tx x x ρθθρρρ=≤=； ……………………… 于是()()001,,Tx x x x n n n ρθρ≤+， ,3,2,1=n()()()()p n p n n n n n p n n x x x x x x x x +-++++++++≤,,,,1211ρρρρ()()0011,Tx x p n n n ρθθθ-+++++≤()()()0000,1,11Tx x Tx x np n ρθθρθθθ-≤--=. 又10<≤θ,故(),0∞→→n n θ即{}n x 是基本点列.由于X 完备,所以由定义1.1.1知{}n x 收敛于X 中某一点x .另外,由()(),,Tx Ty x y ρθρ≤知,T 是连续映射.在n n Tx x =+1中,令,∞→n 得x x T =,因此x 是T 的一个不动点.下面证明唯一性.设另有y 使y T y =,则()()(),,,,y x y T x T y x θρρρ≤=考虑到10<≤θ,则有(),0,=y x ρ即y x =.定理 1.2.2[3]设T 是由完备距离空间X 到其自身的映射,如果存在常数:1o θθ≤<以及自然数0n 使得(,)(,)n n T x T y x y ρθρ≤(,)x y X ∈ ()1那么T 在X 中存在唯一的不动点.证明 由不等式()1,0n T 满足定理1.2.1的条件,故0n T 存在唯一的不动点0x .现在证明0x 也是映射T 唯一的不动点.事实上10000()()()n n n T Tx T x T T x Tx +===可知,0Tx 是映射0n T 的不动点.由0n T 不动点的唯一性,可得00Tx x =,故0x 是映射T 的不动点.若T 另有不动点1x ,则由01111111n n n T x T Tx T x Tx x --=====知1x 也是0n T 的不动点.仍由唯一性,可得10x x =.Banach 不动点定理的应用1.3.1在讨论积分方程解的存在性与唯一性中的应用例1.3.1.1给定积分方程()()()()ds s x s t K t f t x ba ⎰+=,λ ()2其中()t f 是[]b a ,上的已知连续函数,()s t K ,是定义在矩形区域b s a b t a ≤≤≤≤,上的已知连续函数,证明当λ足够小时（λ是常数）,()2式在[]b a ,上存在唯一连续解.证明 在[]b a C ,内规定距离()()()1212,max a t by y y x y x ρ≤≤=-令 ()()()()()ds s x s t K t f t Tx ba⎰+=,λ则当λ充分小时,T 是[][]b a b a C C ,,→的压缩映射. 因()()()()()1212,max a t bTx Tx Tx t Tx t ρ≤≤=-()()()()()()()()121212max ,max ,,,ba t baba tb aK t s x s x s dsK t s x s x s ds M x x λλλρ≤≤≤≤=-≤-≤⎰⎰其中()max ,ba t baM K t s ds ≤≤=⎰,从而当1M λ<时,T 是压缩映射,则由定理1.2.1知方程对于任一()[]b a C t f ,∈解存在并且唯一.例1.3.1.2 考虑微分方程初值问题()⎪⎩⎪⎨⎧===,,,00y y y x f dx dyx x ()3 其中()2R C f ∈,且()y x f ,关于y 满足Lipschitz 条件,即存在0>L 使()()'',,y y L y x f y x f -≤-，R y y x ∈',, ()4则初值问题()3在R 上存在唯一解.证明 微分方程(3)等价于积分方程 ()()()dt t y t f y x y xx ⎰+=0,0，取0>δ,使.1<δL 在[]δ+00,x x C 上定义映射()()()(),,00dt t y t f y x T xx ⎰+=φ则由(4)式得ϕφT T -=()()()()0max ,,xx x x x f t t f t t dt δϕφ≤≤+⎡⎤-⎣⎦⎰ ()()000maxxx x x x L t t dt δϕφ≤≤+≤-⎰,ϕφδ-≤L []δϕφ+∈00,,x x C ，已知1<δL ,故由定理 1.2.1知存在唯一的连续函数[],,000δφ+∈x x C 使,00φφT =即()()()dt t t f y x xx ⎰+=0000,φφ，且()x 0φ在[]δ+00,x x 上连续可微，且()x y 0φ=就是微分方程()2在[]δ+00,x x 上的唯一解.1.3.2在数列求极限中的应用由定理1.2.1的证明可知,若f 是[]b a ,上的压缩映射,则对[]b a x ,1∈∀,由递推公式()n n x f x =+1确定的数列{}n x 收敛,且n n x x ∞→=lim 0为f 的唯一不动点.例 1.3.2.1[5]证明：若()x f 在区间[]r a r a I +-=,上可微,()1<≤'a x f 且()()r a a a f -≤-1，任取I x ∈0.令()()()n n x f x x f x x f x ===+11201,,, ,则**lim ,n n x x x →∞=为方程()x f x = 的根（即*x 为()x f 的不动点）.证明 已知I x ∈0,设I x n ∈则()()(){}()a a f a x f a a f a f x f a x n n n -+-≤-+-=-+ξ'1（),(a x n ∈ξ） 由已知得 ()r r a ar a x n =-+≤-+11即I x n ∈+1,从而得知,一切I x n ∈.由微分中值定理,存在ξ在n x 与1+n x 之间,即I ∈ξ使得()()()()10,11'11<<-≤-≤-=----+a x x a x x f x f x f x x n n n n n n n n ξ.这表明()n n x f x =+1是压缩映射,所以{}n x 收敛.又因()x f 连续.在()n n x f x =+1里取极限知{}n x 的极限为()x f x = 的根.例 1.3.2.2[9]设[];3,2,22,1,0,2121 =-=∈=-n x a x a a x n n 求证数列{}n x 收敛并求其极限.证明 易知20ax n ≤≤.则我们在区间⎥⎦⎤⎢⎣⎡2,0a 上考虑函数()222x a x f -=,对⎥⎦⎤⎢⎣⎡∈∀2,0,21a x x 有()()21212122122122122x x a x x x x x x x f x f -≤+-=-=- []()1,0∈a .即()x f 是⎥⎦⎤⎢⎣⎡2,0a 上的压缩映射.从而{}n x 收敛于方程的解.设22020x a x -=得110-+=a x .1.3.3在数学建模中的应用不动点定理也是连续函数的一个重要性质,在数学分析中我们就知道这样一个结论“闭区间上的连续函数必然存在不动点”.在一些数学建模题目的解答上应用不动点定理会使得求解更简单,下面就介绍几个不动点定理在数学分析中的形式及其在解决数学建模问题中的应用,进而深化对不动点定理的认识以及说明此定理应用的广泛性.引理 1.3.3.1[6-7]设()x f 在[]b a ,上连续，且()()b f a f ,异号,则()x f 在[]b a ,内至少存在一点c 使得()0=c f .定理 1.3.3.2[6-7]设()x f 是定义在[]b a ,上的连续函数,其满足()b x f a ≤≤，则在[]b a ,上至少存在一个不动点0x ,即()00x x f =.例 1.3.3.1 日常生活中常有这样一个经验：把椅子往不平的地面上放,通常只有三个脚着地,放不稳,然而只需稍挪动几次,就可以是四只脚同时着地,放稳了.我们将这个问题转化为纯数学问题.现在应用不动点定理对其进行解释说明.模型假设： 对椅子和地面做一些假设：1）椅子四条腿一样长,倚脚与地面可视为一点,四脚的连线呈正方形. 2）地面高度是连续变化的,沿任何地方都不会出现间断点（没有像台阶那样的情况）.即地面可视为数学上的连续曲面.3）对于椅脚的间距和倚腿的长度而言,地面是相对平坦的,使椅子在任何位置至少有三只脚同时着地.4）椅子转动时中心不动.模型分析：在图1中椅脚连线为正方形ABCD ,对角线AC 与x 轴重合,椅子绕中心点O 旋转角度θ后,正方形ABCD转至D C B A ''''的位置,所以对角线AC 与x 轴夹角θ表示了椅子的位置.其次要把椅脚着地用数学符号表示出来.如果用某个变量表示椅脚与地面的竖直距离，那么当这个距离为零时就是椅脚着地了，椅子在不同位置是椅脚与地面的距离不同，所以这个距离是椅子位置变量θ的函数.设()θf 为C A ,两脚与地面距离之和，()θg 为D B ,两脚与地面距离之和.由假设2）知,()θf 和()θg 都是连续的函数.由假设3）,椅子在任何位置至少有三只脚同时着地，所以对于任意的θ，()θf 和()θg 中至少有一个为零.即()θf ()θg =0，当0=θ时不妨设()()0,0>=θθf g .从而数学问题就转化为求证存在0θ,使x()()000==θθg f ,⎪⎭⎫ ⎝⎛<<20πθ.模型求解：令()()().θθθg f h -=因()()()0222,0000<⎪⎭⎫⎝⎛-⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎭⎫ ⎝⎛>-=πππg f h g f h .则由定理1.3.3.2知,必存在,2,00⎪⎭⎫⎝⎛∈πθ使(),00=θh 即()()000==θθg f .1.3.4在解线性方程组中的应用例1.3.4.1[1]设有线性方程组b Cx x +=其中()ij c C =是n n ⨯方阵，()Tn b b b b ,,,21 =是未知向量,证明：若矩阵C 满足1sup 1,1,2,,nij ij c i n =<=∑，则方程b Cx x +=有唯一解.证明 设X 是n R （或n C ）,定义度量()i i ni y x y x -=≤≤1max ,ρ,则X 是完备的度量空间.作映射.,,:X x b Cx Tx X X T ∈+=→若()(),,,,,,,,2121X y y y y X x x x x Tn Tn ∈=∈=则 ()⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=∑∑=≤≤i j ij n j i j ij n i b y c b x c Ty Tx 11max ,ρ()()y x a y x c y x c nj ij ni j j n j ij ni ,,max max 1111ρρ=≤-≤∑∑=≤≤=≤≤而,1max 11<=∑=≤≤nj ij ni c a 所以T 是X 上的压缩映射,定理1.2.1知,存在唯一的n R x ∈*,使得b Cx x +=**.2 Leray —Schauder 不动点定理 相关概念定义2.1.1[3]称映射:f U Y →在0x U ∈处连续,是指对任给0ε>,存在0δ>,当x U ∈且0x x δ-<时,恒有0()()f x f x ε-<.若f 在U 内每一点连续,则称f 在U 上连续.定义 2.1.2[4]设,X Y 为线性赋范空间,D X ⊂,称映射:F D Y →为紧映射,如果F 将D 中的任何有界集S 映成Y 中的相对紧集()F S ,即()F S 是Y 的紧集.如果映射F 是连续的,则称F 为紧连续映射,或全连续映射.定义 2.1.3[3]设M 是U 的一个子集,如果对任意的M y y ∈21,以及满足10≤≤α的任意实数α,元素21)1(y y αα-+仍属于M ,则称M 是U 的凸集.如果M既是闭集且凸集,则称M 是U 中的闭凸集.Leray —Schauder 不动点定理及应用定理2.2.1（Brouwer 不动点定理）设Ω是n R 中的有界闭凸子集，Ω∂表示Ω的相对边界；设),(n R C f Ω∈并且满足Ω⊂Ω∂)(f .则在Ω上必有不动点.例2.2.1 设B 是实2l 空间的闭单位球,令B B f →:为(),,,,1212⎪⎭⎫ ⎝⎛-= ξξx x f ().B x k ∈=ξ则f 在B 上连续,但f 在B 上却没有不动点（否则，存在B x ∈，使()x x f =.由此推得,,,11221 ξξξ=-=x 再由2l x ∈得0=x ,这又导致()()x x f ≠= ,0,0,1，得到矛盾）.在应用中,常常涉及到无穷维空间（如[][]b a L b a C ,,,2）上的算子,由上例可知，Brouwer 不动点定理对无穷维空间不再成立,尽管如此,我们注意到有线维空间的有界闭集即紧集,若将Brouwer 不动点定理中的“有界闭凸集”改为“紧凸集”，则可利用Leray —Schauder 度理论,就可以说明下述结论.定理2.2.2（Schauder 不动点定理） 设D 是实Banach 空间E 中的非空紧凸集,D D A →:连续,则A 在D 上必有不动点.定理2.2.3（Leray —Schauder 不动点定理）设D 是实Banach 空间E 中的非空有界闭凸集,若算子D D A →:全连续,则A 在D 上必有不动点.例2.2.1考察Urysohn 积分方程()()(),,x t k t s x s ds Ω=⎰ ()5解的存在性,其中Ω是n R 中的有界闭集,()u s t k ,,在R ⨯Ω⨯Ω上连续,并满足()R u s t u u s t k ∈Ω∈+≤,,,,,βα ()6 这里().1,0,0<Ω>>m ββα证明方程()5在Ω上必有连续解.证明 令)()(:Ω→ΩC C A 为()()()(),,Ax t k t s x s ds Ω=⎰，则可知A 是全连续算子.令{},|)(,)(1)(γβαγ≤Ω∈=Ω-Ω=x C x D m m 则D 是)(ΩC 中的有界闭凸集,且当D x ∈是,由()6得()()()ds s sx t k t Ax ⎰Ω≤,()()ds s x ⎰Ω+≤βα Ω+Ω≤m x m βαγβγα=Ω+Ω≤m m 故,γ≤Ax 此即D Ax ∈.由定理 2.2.3知,A 在D 上必有不动点,即存在D x ∈使()()(),,,x t k t s x s ds Ω=⎰因此x 是方程()5在Ω上的连续解. 3 总结不动点定理及其变换形式在线性分析和非线性分析中以及其他领域有着广泛的应用.本文只是总结了在线性分析和非线性分析中最基本的应用,随着不动点定理的不断发展和完善,将会有更多更广泛的应用.参考文献[1]吴翊，屈田兴.应用泛函分析[M].长沙：国防科技大学出版社，2002.[2]程其蘘,张奠宙等.实变函数与泛函分析基础[M].北京：高等教育出版社，2003.[3]王声望,郑维行等. 实变函数与泛函分析[M].北京：高等教育出版社，2003.[4]钟承奎，范先令等.非线性泛函分析引论[M].兰州：兰州大学出版社，2004.[5]钱吉林.数学分析题解精粹[M].北京：中央民族大学出版社，2002.[6]华东师范大学数学系.数学分析（上册）[M].北京：高等教育出版社，2001.[7]华东师范大学数学系.数学分析（下册）[M].北京：高等教育出版社，2001.[8]裴礼文.数学分析中的典型问题与方法[M].北京:高等教育出版社,2006.[9]张卿.压缩映象原理的证明及应用[J].衡水学院学报，2008.。
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前言不动点理论的研究兴起于20世纪初,荷兰数学家布劳维在1909年创立了不动点理论[1]．在此基础上，不动点定理有了进一步的发展，并产生了用迭代法求不动点的迭代思想．美国数学家莱布尼茨在1923年发现了更为深刻的不动点理论，称为莱布尼茨不动点理论[2]．1927年，丹麦数学家尼尔森研究不动点个数问题，并提出了尼尔森数的概念[3]．我国数学家江泽涵、姜伯驹、石根华等人则大大推广了可计算尼森数的情形，并得出了莱布尼茨不动点理论的逆定理[4]．最后给出结果的是波兰数学家巴拿赫(Bananch)[6]，他于1922年提出的压缩映像（俗称收缩映射）原理发展了迭代思想，并给出了Banach不动点定理[6]．这一定理有着及其广泛的应用，像代数方程、微分方程、许多著名的数学家为不动点理论的证明及应用作出了贡献.例如，荷兰数学家布劳威尔在1910年发表的《关于流形的映射》[2]一文中就证明了经典的不动点定理的一维形式.即,设连续函数()fx()fx把单位闭区间[0,1]映到[0,1][0,1]中，则有0[0,1]x，使00()fxx.波利亚曾经说过：“在问题解决中，如果你不能解答所提的问题，那么就去考虑一个适当的与之相关联的辅助问题”.“不动点”就是一个有效的可供选择的辅助问题。
作为Brouwer不动点定理从有限维到无穷维空间的推广，1927年Schauder证明了下面不动点定理，我们称其为Sehauder不动点定理I：定理2 设E是Banach空间，X为E中非空紧凸集，XXf:是连续自映射，则f在X中必有不动点. Sehauder不动点定理的另一表述形式是将映射的条件加强为紧映射(即对任意Xx，xf是紧的)，这时映射的定义域可不必是紧集，甚至不必是闭集。
1935年，Tyehonoff进一步将Sehauder不动点定理I推广到局部凸线性拓扑空间，得到了下面的不动点定理，我们称其为Tyehonoff不动点定理（吉洪诺夫不动点定理）。
1950年，Hukuhara将Schauder不动点定理II与Tyehonoff不动点定理结合起来得到面的定理，我们称其为Sehauder--Tychonoff不动点定理：1941年，kllcIltani把Bmuwer不动点定理推广到集值映射的情形，得到下面的不动点定理，我们称其为Kakutani不动点定理：（克莱尼）1950年，Botmenblust，Karlin把Sehauder不动点定理I推广到集值映射的情形：1952年，Fan，Glicksberg分别把Tyehonoff不动点定理推广到集值映射的情形，成为Kakutani-Fan-Glicksberg不动点定理或K-F—G不动点定理.即1968年，Browder又证明了另一种形式的关于集值映射的不动点定理，本文称此定理为Fan-Browder不动点定理：布劳德不动点定理: 由布劳德(Browder,F.E.)提出的带边界条件的集值映射不动点定理.设X是局部凸拓扑线性空间,C为X中非空紧凸集,F:C→2X具非空闭凸值且上半连续.记δ(C)={x∈C|存在X的有限维线性子空间E,使得x属于C∩E在E中的边界}.若F满足下述两边界条件之一,则F有不动点:角谷静夫（1911年8月28日- 2004年8月17日），日本著名数学家。
耶鲁大学教授。
毕业于东北帝国大学理学部数学科。
大阪府出生。
1941年发表了不动点定理。
角谷的不动点定理将布劳威尔的不动点定理一般化。
在经济学和博弈论中，角谷的不动点定理现在被频繁使用。
莱夫谢茨证明，L(f)是整数，且如L(f)≠0，则f至少有一个不动点．其后莱夫谢茨对他的不动点定理进行一系列推广，先是推广到有边界流形(1926)，在H．霍普夫(Hopf)推广到n维复形的特殊情形(1928)之后，莱夫谢茨又在1930年推广到具有有限贝蒂数的有限维紧度量空间，在1933年对有限维复形给出简单而漂亮的证明，最后他推广到所谓广义流形及局部连通空间．以不动点定理为中心，莱夫谢茨把代数拓扑学推进到一个新阶段．对于交截、乘积和上同调，对于对偶定理、相对同调和奇异同调以及局部连通集都做出系统的发展．原始的莱夫谢茨不动点定理不能包括布劳威尔不动点定理．为了把不动点定理推广到有边界流形(相对流形)，他引入了相对同调群，并把庞加莱对偶定理推广到相对情形，得出莱夫谢茨对偶1374 定理．这不仅是一种推广，而且把以前两个互不相关的庞加莱对偶定理和亚力山大对偶定理统一在一起．不动点定理在数学中占有重要地位，它在无穷维空间被推广成为分析的重要工具，M．F阿蒂亚(Atiyah)及R．鲍特(Bott)把莱夫谢茨不动点定理推广到椭圆复形．江泽涵和姜伯驹等对不动点理论亦有重大发展．代数拓扑的莱夫谢茨不动点定理（和尼尔森不动点定理）值得注意，它在某种意义上给出了一种计算不动点的方法。
存在对博拉奇空间的概括和一般化，适用于偏微分方程理论一、不动点算法又称固定点算法。
所谓不动点，是指将一个给定的区域A,经某种变换ƒ(x),映射到A 时,使得x=ƒ(x)成立的那种点。
最早出现的不动点理论是布劳威尔定理(1912)：设A为R n中的一紧致凸集, ƒ为将A映射到A的一连续函数，则在A中至少存在一点x，使得x=ƒ（x）。
其后，角谷静夫于1941年将此定理推广到点到集映射上去。
设对每一x∈A，ƒ(x)为A的一子集。
若ƒ(x)具有性质：对A上的任一收敛序列x i→x0，若y i∈ƒ(x i)且y i→y0，则有y0∈ƒ(x0),如此的ƒ(x)称为在A上半连续，角谷静夫定理：设A为R n中的一紧致凸集，对于任何x∈A，若ƒ(x)为A的一非空凸集，且ƒ(x)在A上为上半连续，则必存在x∈A,使x∈ƒ(x)。
J.P.绍德尔和J.勒雷又将布劳威尔定理推广到巴拿赫空间。
不动点定理在代数方程、微分方程、积分方程、数理经济学等学科中皆有广泛的应用。
例如，关于代数方程的基本定理，要证明ƒ(x)=0必有一根，只须证明在适当大的圆│x│≤R内函数ƒ(x)+x有一不动点即可；在运筹学中，不动点定理的用途至少有二：一为对策论中用来证明非合作对策的平衡点的存在和求出平衡点；一为数学规划中用来寻求数学规划的最优解。
对于一个给定的凸规划问题：min{ƒ(x)│g i(x)≤0，i=1,2,…,m}，在此,ƒ和g1,g2,…,g m皆为R n中的凸函数。
通过适当定义一个函数φ,可以证明：若上述问题的可行区域非空，则φ的不动点即为该问题的解。
在1964年以前，所有不动点定理的证明都是存在性的证明，即只证明有此种点存在。
1964年，C.E.莱姆基和J.T.Jr.豪森对双矩阵对策的平衡点提出了一个构造性证明。
1967年，H.斯卡夫将此证法应用到数学规划中去。
其后，不动点定理的构造性证明有了大的发展和改进。
H.斯卡夫的证明是基于一种所谓本原集，后来的各种发展皆基于某种意义下的三角剖分。
现以n维单纯形S n为例来说明这一概念，在此,。
对每一i, 将区间0≤x i≤1依次分为m1,m2…等分，m1<m2<…,m i→,是给定的一列正整数。
对于固定的i,过分点依次作平行于x i=0的平面。
这些平面将S n分成若干同样大小的n维三角形。
它们的全体作成的集G i,称为S n的一三角剖分。
设ƒ(x)为S n→S n的一连续函数，x＝(x1,x2,…,x n+1),ƒ（x）=（ƒ1（x），ƒ2（x），…，ƒn+1（x））。
定义。
由于ƒ(x)和x皆在S n上,若有则显然有ƒ(x)=x,即x为ƒ(x)的一不动点。
对每一点y∈S n赋与标号l(y)=k=min{j│y∈C j,且y j>0}。
由著名的施佩纳引理,在G i中必存在一三角形σi，它的n+1个顶点y i(k)的标号分别为k(k=1,2,…,n+1)于是可得一列正数i j(j→),使得(k)→y k,k=1,2,…,n+1。
根据σi的作法，当i j→时,收敛成一个点x。
故y k=x,k=1,2,…,n+1。
因(k)的标号为k,故y k∈C k,因而即x为所求的不动点。
因此,求ƒ(x):S n→S n的不动点问题就化为求σi(i=1,2,…) 的问题。
为了计算上的效果，除了上述的标号法之外，还有标准整数标号法、向量标号法等等。
关于如何求σi，有变维算法、三明治法、同伦算法、变维重始法等等，通过适当定义,可将上之S n改为R n或R n中之一凸集。
求一凸函数在一凸集上的极值问题也可化为求不动点问题。
一般说来，这条途径适用于维数不高但问题中出现的函数较为复杂的情况。
参考书目A.J.J.Talman Variable Dimension Fixed Point Algorithms and Triangulations, Mathematisch Centrum, Amsterdam, 1980.二、Prof. Yuguang Xu (徐裕光教授)（Kunming University, China (雲南省昆明學院)）Fixed point theory and its applications（在台湾成功大学所作的报告）不动点理论研究的内容属于数学的非线性泛函分析和一般拓扑学范畴。
研究出的结果被广泛应用于分析数学，力学，微分方程，控制理论，最优化理论，非线性规划，数理经济学和博弈论等应用性学科。
(一)．不动点理论的发展进程• 一个简单的不动点问题（微积分中）；• 1909 年，Brouwer 的著名的不动点定理及一系列的论文创立了不动点理论；• 1922 年, 波兰著名数学家S. Banach 给出了一个既简单又实用的压缩映射原理，它也是一个不动点定理。
在简单的条件下，Banach 压缩映射原理不仅指出了映射不动点的存在性和唯一性，还提供了一种逼近不动点的方法；• 1967 年，美国数学家H. E. Scarf 找到了计算单纯形连续映射不动点的组合拓扑有限算法，这也就是Brouwer 不动点定理的构造性证明；• 1941 年，日本数学家角谷静夫（Kakutani ）的集值不动点定理为博弈论建立在数学基础上作了理论准备；• 1968 年的Fan －Browder 不动点定理，1972 年的Himmelberg 不动点定理以及Tarafdar 在1987 年和1992 年分别在拓扑线性空间和H －空间建立的不动点定理；• 美国数学家Michael （1956 年），Deutsch 和Kenderov （1983 年），应用集值分析中的连续选择原理在拓扑空间建立集值不动点定理和几乎不动点定理；• 1990 年以后，关于不动点理论的研究达到一个高潮，在各种映射或空间条件下，讨论不动点，随机不动点，几乎不动点等，每年有上百篇论文发表，新的不动点定理和各种迭代逼近方法不断涌现。