【Mathematica】余弦函数的迭代

 时间:2024-09-22 01:03:46

在知乎上看到网友问:用计算器计算任意实数的余弦值,之后重复按余弦键盘,得到的数值总赦闺尴蚯会趋向于同一个数值。求解释。本文,用Mathematica来绘制图像,给出一个解释。

工具/原料

电脑

Mathematica

定义域为实数

1、先画出余弦函数的图像,不过,为了实现嵌套效果,直接捂执涡扔使用Nest函数:Plot[Evaluate[Nest[Cos,x,1]],{x,-2Pi,2Pi},AspectRatio幻腾寂埒->Automatic]

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2、cos(cos(x))就可以表示为Nest[Cos,x,2];当x为实数时,函数的取值范围变【窄】了,而且全部大于0。

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3、Nest[Cos,x,3]的图像如下:

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4、随着嵌套次数的增加,函数的取值范围越来越窄,当嵌套100次的时候,看起来就像是一条平直的直线:N娣定撰钠est[Cos,x,100]

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5、用NestList[Cos,x,100],把这100个嵌套的过程,全部画出来:

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定义域为复数

1、如果定义域扩展为复数,会怎么样?先考虑纯虚数:Nest[Cos,Ix,1]

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2、二次嵌套:Nest[Cos,Ix,2]

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3、100次嵌套:Nest[Cos,Ix,100]

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4、前100次嵌套:NestList[Cos,Ix,100]

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5、再把自变量给为一般复数,比如(1+I)x:NestList[Cos,x+Ix,100]

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确定数值

1、解方程,是不能的,不过可以用特定数值来实圬杂钴怖现:N[Nest[Cos,0,100],100]答案温刹猪茱约等于:0.7390851332151606388935009545217441677363545620576639934214952313708471866288403893733330997740991423

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2、换复数试试:N[Nest[Cos,1+I,100],100]可以发现,虚部趋向于0,实部呢?

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3、N[Nest[Cos,5+2I,100],100]计算力不足,没算出来。

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