又稱固定點演算法。所謂不動點,是指將一個給定的區域A,經某種變換f(x),映射到A時,使得x=f(x)成立的那種點。最早出現的不動點理論是佈勞威爾定理(1912):設ARn中的一緊致凸集,f為將A映射到A的一一連續函數,則在A中至少存在一點x,使得x=f(x)。其後,角谷靜夫於1941年將此定理推廣到點到集映射上去。設對每一xA,f(x)為A的一子集。若f(x)具有性質:對A上的任一收斂序列xix0,若yi∈f(xi)且yiy0,則有y0∈f(x0),如此的f(x)稱為在A上半連續,角谷靜夫定理:設ARn中的一緊致凸集,對於任何xA,若f(x)為A的一非空凸集,且f(x)在A上為上半連續,則必存在x

A,使 x ∈f( x )。J.P.紹德爾和 J.勒雷又將佈勞威爾定理推廣到巴拿赫空間。

  不動點定理在代數方程、微分方程、積分方程、數理經濟學等學科中皆有廣泛的應用。例如,關於代數方程的基本定理,要證明f(x)=0必有一根,隻須證明在適當大的圓│x│≤R內函數f(x)+x有一不動點即可;在運籌學中,不動點定理的用途至少有二:一為對策論中用來證明非合作對策的平衡點的存在和求出平衡點;一為數學規劃中用來尋求數學規劃的最優解。對於一個給定的凸規劃問題:min{f(x)│gi(x)≤0,i=1,2,…,m},在此,f和g1g2,…,gm皆為Rn中的凸函數。通過適當定義一個函數φ,可以證明:若上述問題的可行區域非空,則φ的不動點即為該問題的解。

  在1964年以前,所有不動點定理的證明都是存在性的證明,即隻證明有此種點存在。1964年,C.E.萊姆基和 J.T.Jr.豪森對雙矩陣對策的平衡點提出瞭一個構造性證明。1967年,H.斯卡夫將此證法應用到數學規劃中去。其後,不動點定理的構造性證明有瞭大的發展和改進。

  H.斯卡夫的證明是基於一種所謂本原集,後來的各種發展皆基於某種意義下的三角剖分。現以n維單純形Sn為例來說明這一概念,在此,

。對每一i,將區間0≤ x i≤1依次分為 m 1m 2…等分, m 1m 2<…, m i ,是給定的一列正整數。對於固定的i,過分點

依次作平行於 x i=0的平面。這些平面將 S n分成若幹同樣大小的 n維三角形。它們的全體作成的集 G i,稱為 S n的一三角剖分。設f( x)為 S nS n的一連續函數, x=( x 1x 2,…, x n +1),f( x)=(f 1x), f 2x),…,f n +1x))。定義

。由於f( x)和 x皆在 S n上,若有 則顯然有f( x )= x ,即 x 為f( x)的一不動點。

  對每一點ySn賦與標號l(y)=k=min{jyCj,且yj>0}。由著名的施佩納引理,在Gi中必存在一三角形σi,它的n+1個頂點yi(k)的標號分別為k(k=1,2,…,n+1)於是可得一列正數ij(j

),使得 ( k)→ y kk=1,2,…, n+1。根據σ i的作法,當i j 時, 收斂成一個點 x 。故 y k= x k=1,2,…, n+1。因 ( k)的標號為 k,故 y kC k,因而 x 為所求的不動點。因此,求f( x): S nS n的不動點問題就化為求 σ i(i=1,2,…) 的問題。為瞭計算上的效果,除瞭上述的標號法之外,還有標準整數標號法、向量標號法等等。關於如何求σ i,有變維算法、三明治法、同倫算法、變維重始法等等,通過適當定義,可將上之 S n改為 R nR n中之一凸集。求一凸函數在一凸集上的極值問題也可化為求不動點問題。一般說來,這條途徑適用於維數不高但問題中出現的函數較為復雜的情況。

  

參考書目

 A.J.J.TalmanVariable Dimension Fixed Point Algorithms and Triangulations,Mathematisch Centrum,Amsterdam,1980.