Кіріспе
Математикалық функцияның қандай да бір мәнді өзіне бейнелеу шарты. Математикада, тұрақты нүкте теоремасы – F функциясының кем дегенде бір тұрақты нүктесі болатынын (яғни F(x) = x теңдігі орындалатын x нүктесі) белгілі бір шарттарда көрсететін теорема. Бұл шарттар F функциясына қатысты жалпы түрде айтылуы мүмкін.
In mathematics, a fixed point theorem is a result saying that a function F will have at least one fixed point (a point x for which F(x) = x), under some conditions on F that can be stated in general terms.
Математикалық талдауда
Банахтың тұрақты нүкте теоремасы (1922) функцияны итерациялау процедурасы тұрақты нүктеге келетініне кепілдік беретін жалпы критерийді ұсынады. Керісінше, Брауэрдің тұрақты нүкте теоремасы (1911) конструктивті емес нәтиже болып табылады: ол n-өлшемді Евклид кеңістігіндегі жабық бірлік шардан кез келген үздіксіз функцияның өзіне тұрақты нүктесі болуы керек екенін айтады, бірақ осы тұрақты нүктені қалай табуға болатынын көрсетпейді (Спернер леммасына да қараңыз). Мысалы, косинус функциясы [-1, 1] аралығында үздіксіз және оны [-1, 1] аралығына бейнелейді, демек, оның тұрақты нүктесі болуы керек. Бұл косинус функциясының графигін қарағанда анық көрінеді; тұрақты нүкте y = cos(x) косинус қисығы y = x түзуін қиып өтетін жерде орналасқан. Сандық тұрғыдан алғанда, тұрақты нүкте (Дотти саны деп аталады) шамамен x = 0.73908513321516-ға тең (яғни, осы x мәні үшін x = cos(x)). Алгебралық топологиядан алынған Лефшецтің тұрақты нүкте теоремасы (және Нильсеннің тұрақты нүкте теоремасы) тұрақты нүктелерді санауға мүмкіндік беретіндіктен ерекшеленеді. Банахтың тұрақты нүкте теоремасының көптеген жалпыламалары бар және олар ПДЭ теориясында қолданылады. Шеңберсіз өлшемді кеңістіктердегі тұрақты нүкте теоремаларын қараңыз. Фракталдық сығылудағы коллаж теоремасы көптеген кескіндер үшін, кез келген бастапқы кескінге итеративті қолданғанда, қажетті кескінге жылдам жақындайтын функцияның салыстырмалы түрде кіші сипаттамасы бар екенін дәлелдейді.
Алгебра мен дискретті математикада
Кнастер-Тарски теоремасы толық тордағы кез келген тәртіпті сақтайтын функцияның тұрақты нүктесі бар екенін, тіпті ең кіші тұрақты нүктесінің бар екенін көрсетеді. Сондай-ақ, Бурбаки-Витт теоремасын қараңыз. Теорема абстрактілі интерпретацияда, яғни статикалық бағдарламалық талдаудың бір түрінде қолданылады. Ламбда-санықтағы кең таралған мәселе – берілген ламбда-өрімдердің тұрақты нүктелерін табу. Кез келген ламбда-өрімнің тұрақты нүктесі болады, ал тұрақты нүкте комбинаторы – бұл ламбда-өрімді кіріс ретінде қабылдап, осы өрімнің тұрақты нүктесін шығаратын «функция». Y комбинаторы – рекурсивті анықтамалар беру үшін қолданылатын маңызды тұрақты нүкте комбинаторы. Бағдарламалау тілдерінің денотациялық семантикасында рекурсивті анықтамалардың семантикасын орнату үшін Кнастер-Тарски теоремасының ерекше жағдайы қолданылады. Фиксирленген нүкте теоремасы логикалық тұрғыдан алғанда «бірдей» функцияға қолданылса да, теорияның дамуы өте ерекше. Есептеу теориясында Клейненің рекурсия теоремасын қолдану арқылы рекурсивті функцияның сол анықтамасын беруге болады. Бұл нәтижелер эквивалентті теоремалар емес; Кнастер-Тарски теоремасы денотациялық семантикада қолданылатыннан әлдеқайда күшті нәтиже. Дегенмен, Черч-Тьюринг тезисінің тұрғысынан қарағанда олардың интуитивті мағынасы бірдей: рекурсивті функция функцияларды функцияларға бейнелейтін белгілі бір функционалдың ең кіші тұрақты нүктесі ретінде сипатталуы мүмкін. Жоғарыдағы функцияны қайталап тұрақты нүкте табу әдісі жиын теориясында да қолданылуы мүмкін; қалыпты функциялар үшін тұрақты нүкте леммасы кез келген үздіксіз, қатаң өсетін функцияның ординалдардан ординалдарға бір (жаәне көптеген) тұрақты нүктелері бар екенін көрсетеді. Кез келген жабылу операторының көптеген тұрақты нүктелері бар; олар жабылу операторына қатысты «жабық элементтер» болып табылады және жабылу операторының бастапқыда анықталуының басты себебі осылар. Жұп саны тақ болатын шекті жиынтықтағы кез келген инволюцияның тұрақты нүктесі бар; жалпы алғанда, элементтер жиынтығындағы кез келген инволюция үшін элементтер саны мен тұрақты нүктелер санының паритеті бірдей. Дон Загиер осы байқауларды екі квадраттың қосындысы туралы Ферма теоремасын бір сөйлеммен дәлелдеу үшін пайдаланды, оның үшін бүтін сандардың үштіктері жиынтығында екі инволюцияны сипаттады, олардың бірі тек бір тұрақты нүктеге ие екенін және екіншісі берілген жай санның (4-ке бөлінгенде 1 қалдық беретін) әрбір өрнегі үшін тұрақты нүктеге ие екенін көрсету оңай. Бірінші инволюцияның тұрақты нүктелерінің саны тақ болғандықтан, екіншісінің де саны тақ, демек, қажетті өрнек әрқашан болады.