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Aufgabe:


Beweisen Sie unter den Voraussetzungen des Banachschen Fixpunktsatzes (Theorem 7.1) folgende Abschätzung:


\( \left\|\xi-x_{k}\right\|_{0} \leq \frac{L}{1-L}\left\|x_{k-1}-x_{k}\right\|_{0} \text { für alle } k \in \mathbb{N} \text {. } \)


Hinweis: Diese Abschätzung ist bekannt als a-posteriori-Abschätzung und liefert eine obere Schranke für den Approximationsfehler des k-ten Iterationsschrittes in Abhängigkeit vom vorangegangen Iterationsschritt. Die aus Theorem \( 7.1 \) bekannte a-priori-Abschätzung \( \left\|\xi-x_{k}\right\|_{0} \leq \frac{L^{k}}{1-L}\left\|x_{1}-x_{0}\right\|_{0} \) liefert eine andere obere Schranke hierfür; sie ist im Allgemeinen gröber, kann aber bereits beim ersten Iterationsschritt berechnet werden.

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Ich verstehe die Aufgabe so, dass Ihr den Banachschen Fixpunktsatz bewiesen habt und jetzt nur noch diese Abschätzung "nachschiebt". Das Fixpunktproblem sei \(x=F(x)\) und \((x_k)\) die Fixpunkt-Iterationsfolge dann:

$$\|\xi-x_k\| \leq \|\xi-x_{k+1}\|+\|x_{k+1}-x_k\|=\|F(\xi)-F(x_{k})\|+\|F(x_{k})-F(x_{k-1})\| \\ \leq L\|\xi-x_k\|+L\|x_k-x_{k-1}\|$$

Daraus folgt die gewünschte Abschätzung.

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