「写像の反復」の版間の差分

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''f''(''x'') = ''x'' を満たすような ''x'' ∈ ''X'' が存在すれば ''x'' はこの反復列の'''[[不動点]]'''であるという。''f'' に対する不動点全体の成す集合はしばしば '''Fix'''(''f'' ) などで表される。様々な設定の下で、不動点の存在を保証する種々の[[不動点定理]]が知られており、例えば{{仮リンク|バナッハの不動点定理|en|Banach fixed point theorem}}や{{仮リンク|ブラウワーの不動点定理|en|Brouwer fixed point theorem}}などを挙げることができる。
 
{{仮リンク|不動点反復|en|fixed point iteration}}から得られる{{仮リンク|級数加速法|en|convergence acceleration}}もいくつも存在する。例えば、[[エイトケン法]]を反復不動点に対して適用したものは{{仮リンク|ステファンセン法|en|Steffensen's method}}と呼ばれ、二次の収を与える。
 
== 極限の挙動 ==
反復の過程において、その軌跡の集合が小さくなり一点に収することが起こり得る。このような場合、収先の点は{{仮リンク|吸引的不動点|en|Attractive fixed point}}として知られる。逆に、反復の軌跡が一点から遠くへ発散していくようなこともあり、この場合は{{仮リンク|不安定不動点|en|unstable fixed point}}と言う<ref>Istratescu, Vasile (1981). ''Fixed Point Theory, An Introduction'', D. Reidel, Holland. ISBN 90-277-1224-7.</ref>。軌道上の点が一つまたはそれ以上の極限に収するとき、その軌道の[[集積点]]全体の成す集合は、'''[[極限集合]]'''あるいは '''ω-極限集合'''と呼ばれる。
 
吸引 (attraction) と反発 (repulsion) の概念は同じように一般化される。例えば反復を小さな[[近傍]]の挙動に従って[[安定集合]]と{{仮リンク|不安定集合|en|unstable set}}に分類することができる。
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負回の反復合成 (negative iterate) は逆写像とその反復合成が対応する。例えば {{math|''f''<sup>&minus;1</sup>(''x'')}} は通常の逆写像で {{math|''f''<sup>&minus;2</sup>(''x'')}} はその自己合成 {{math|''f''<sup>&minus;2</sup>(''x'') {{=}} ''f''<sup>&minus;1</sup>(''f''<sup>&minus;1</sup>(''x''))}} である。正の場合と同様に負の分数階合成も同様に定義され、例えば {{math|''f''<sup>&minus;½</sup>(''x'')}} は {{math|''f''<sup>&minus;½</sup>(''f''<sup>&minus;½</sup>(''x'')) {{=}} ''f''<sup>&minus;1</sup>(''x'')}} あるいは同じことだが {{math|''f''<sup>&minus;½</sup>(''f''<sup>½</sup>(''x'')) {{=}} ''f''<sup>0</sup>(''x'') {{=}} ''x''}} なるものとして与えられる。
 
== {{anchors|共軛}}共役 ==
二つの反復合成写像 {{math|''f''}}, {{math|''g''}} に対して {{math| ''g'' {{=}} ''h''<sup>−1</sup> ∘ ''f'' ∘ ''h'' }} を満たす[[同相写像]] {{math|''h''}} が存在するとき、{{math|''f''}} と {{math|''g''}} とは{{仮リンク|位相的に共|en|topologically conjugate}}であるという。
 
明らかに位相的共は {{math|''g''<sup>''n''</sup>{{=}}''h''<sup>−1</sup> ∘ ''f'' <sup>n</sup> ∘ ''h''}} が成り立つという意味で反復を保つ。故に一方の反復函数系が分かれば、それと位相的共な系もわかる。例えば[[テント写像]]は[[ロジスティック写像]]と位相的に共である。特別な場合として、{{math|''f''(''x'') {{=}} ''x''+1}} を取り、{{math|''g''(''x'') {{=}} ''h''<sup>&minus;1</sup>(''h''(''x'')+1)}} の反復を考えれば、任意の {{math|''h''}} に対して {{math|''g''<sup>''n''</sup>(''x'') {{=}} ''h''<sup>&minus;1</sup>(''h''(''x'') + ''n'')}} が成り立つ。
 
{{math|''x'' {{=}} ''h''<sup>&minus;1</sup>(''y'') {{=}} ''ϕ''(''y'')}} と置けば {{math|''g''(''ϕ''(''y'')) {{=}} ''ϕ''(''y''+1)}} となりこれは{{仮リンク|アーベル方程式|en|Abel equation}} と呼ばれる形である。
 
厳密な同相写像でなくとも、不動点の近くでは(今の場合は ''x'' = 0 で ''f''(0) = 0 として)写像 {{math|Ψ}} に対する[[シュレーダーの方程式]]を解けば<ref>Kimura, Tosihusa (1971). "On the Iteration of Analytic Functions", [http://www.math.sci.kobe-u.ac.jp/~fe/ ''Funkcialaj Ekvacioj''] '''14''', 197-238.</ref> {{math|''f''(''x'')}} は局所的にわずかの拡大縮小 {{math|''g''(''x'') {{=}} ''f&prime;''(0)''x''}} と共、すなわち {{math|''f''(''x'') {{=}} Ψ<sup>−1</sup>(''f&prime;''(0)Ψ(''x''))}} となる。
 
従って、その反復軌道あるいはフローは、適当な条件(例えば {{math|''f'' '(0) ≠ 1}})の下で、結局は単項式
:{{math|''Ψ''<sup>−1</sup>(''f&prime;''(0)<sup>''n''</sup> ''Ψ''(''x''))}}
の軌道に共となる。ここで式中の {{math|''n''}} は通常の冪乗であり、写像の反復がただの乗法に帰着されたことになる。ただしここでの冪指数 {{math|''n''}} は整数でも正でもある必要は無く、連続な「時間」の変数としてその全軌道を追うことができる<ref>{{cite journal |last=Curtright |first=T.L. |authorlink=Thomas Curtright|coauthors=[[Cosmas Zachos|Zachos, C.K.]]| year=2009|title=Evolution Profiles and Functional Equations |journal=Journal of Physics A |volume=42|issue=48 |pages=485208|doi=10.1088/1751-8113/42/48/485208}}</ref>。ピカール列全体の成す[[モノイド]]({{仮リンク|全変換半群|en|transformation semigroup}}を参照)は全く{{仮リンク|連続群|en|continuous group}}に一般化される<!-- <ref>For explicit instance, example 2 above amounts to just {{math|''f'' <sup>n</sup>(''x'') {{=}} ''Ψ''<sup>−1</sup>((ln2)<sup>n</sup> ''Ψ''(''x''))}}, for ''any n'', not necessarily integer, where {{mvar|''Ψ''}} is the solution of the relevant [[Schröder's equation]], {{math|''Ψ''({{sqrt|2}}<sup>''x''</sup>){{=}} ln2 ''Ψ''(''x'')}}. This solution is also the infinite ''m'' limit of {{math|(''f'' <sup>m</sup>(''x'') −2)/(ln2)<sup>m</sup>}}.</ref> -->。
[[File: SineIterates.jpg |center|thumb|500px ]]
<!-- This method (perturbative determination of the principal [[eigenfunction]] {{mvar|Ψ}}, cf. [[Carleman matrix]]) is equivalent to the algorithm of the preceding section, albeit, in practice, more powerful and systematic. -->
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{{Col-begin}}
{{Col-1-of-2}}
* {{仮リンク|[[無理回転|en|Irrational rotation}}]]
* [[反復関数系]]
* [[反復法 (数値計算)]]