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一试训练题
F3填空题函数综合
从4开始,反复使用分式变换 u↦(4u−1)/(u+2),共作用2026次。求最终数值。
作答
分数写 a/b,根号写 √ 或 sqrt,π 写 pi 也可以。
标准答案:20272030
解析
思路
分式线性函数只有一个二重不动点,取倒数平移后迭代变成等差,再代入初值。
解答
f(x)=x⟺x2−2x+1=0,二重不动点 x=1。计算 f(x)−1=x+23x−3,所以 f(x)−11=3(x−1)x+2=31+x−11。于是 f(n)(x)−11=x−11+3n。取 x=4,n=2026:f(2026)(4)−11=31+32026=32027,所以 f(2026)(4)=1+20273=20272030。
复核
从 4 出发,f(k)(4)−11=3k+1>0,所以每个迭代值都大于 1,不会等于 −2(分母零点)或 1,每步都有定义。n=1 时 f(4)=615=25,与 1+23 一致。
方法总结
只有一个二重不动点的分式线性迭代,取 x−x01 后变成等差。
为什么评为 F3(会透露解法方向)
分式线性函数只有一个二重不动点,取倒数平移后迭代变成等差,再代入初值。
用到的方法(会透露解法方向)
核心工具:递推换元化成线性
专题卡:只求几个点的函数值:沿着变换走,回到起点就列方程、函数套函数:函数值相同时,用严格单调去掉外层