既然工程简化处理会导致误差,所以就应该尽量避免工程简化。换句话说,要充分利用已有的理论成果。当然,实在没办法了,就只能进行工程简化处理。
假如只经过了工程简化II处理,而未被工程简化I处理,那么定义域与值域相同(比如它们都为 Y )的管理者系统 J ( y ),能够管住目标系统 F ( y )的充分必要条件是:存在某个正整数 n ,使得对任意 y ∈ Y ,都有
J n ( y )= F ( y )
实际上,此时目标赛博链轨迹 F m ( y )就已经完全被管理者赛博链 J nm ( y )锁定了,即轨迹被完全追踪,并出现重复了。此问题在数学上叫作迭代根求解问题,可参考《迭代方程与嵌入流》 [9] 的第3章。形象地说,如果 F ( y )是黑客行为的赛博系统,那么,如果它的轨迹可被追踪,当然它就可被管理了。
定义3.6 :考虑定义域和值域都是闭区间 I =[ a , b ],且保持端点不变,即满足
f ( a )= a 和 f ( b )= b
的严格递增函数的全体所组成的集合,记为 C ( I , I )。
于是便有以下结论。
结论3.17 (哈代-波狄瓦特定理,可参考《迭代方程与嵌入流》 [9] 第3章第1节定理2):对 C ( I , I )中的任意目标系统 F ( y )和任意正整数 n ,都一定存在某个管理系统 J ( y )(它仍然属于 C ( I , I ))。使得
J n ( y )= F ( y ), y ∈ I
换句话说, C ( I , I )中的任意目标系统,都是可管理的,而且还能被 C ( I , I )中的某个管理者系统所管理。更进一步,若 C ( I , I )中的目标系统 F ( y )是连续递增函数,则对任意自然数 n ≥2和使得 a < A < B < b 的实数 A 和 B ,都存在连续函数 J ( y ),满足
J n ( y )= F ( y )和 F ( a )≤ J ( A )< J ( B )≤ F ( b )
也就是说,连续递增的目标系统都有很好的可管理性。
另外,严格递减函数也有比较好的可管理性,比如结论3.18。
结论3.18 (可参考《迭代方程与嵌入流》 [9] 第3章第2节的定理4):若 F 是闭区间 I =[ a , b ]上的严格递减函数,且
或者 F ( a )= b , F ( b )= a ,或者 a < F ( x )< b ,对任意 x ∈ I
那么,对任意奇数2 m +1≥3,都一定存在某个连续递减的管理系统 J ( x ),满足
J 2 m +1 ( x )= F ( x ), x ∈ I
即 J (·)能够锁定 F (·)。
当被管理系统 F ( y )不再是严格单调函数时,情况就比较复杂了。
定义3.7 :介绍以下四个概念:
(1)如果 F ( x )在 x 0 的某个邻域上严格单调,并且 F 的定义域和值域都是闭区间 I =[ a , b ],那么, x 0 ∈( a , b )称为 F 的单调点,否则,就称 x 0 为非单调点。
(2) I 上的连续函数 F 称为严格逐段单调连续函数,或简称为 S -函数,如果 F ( x )在 I 上仅有有限个极值点,而在相邻两个极值点之间都严格单调,下面用 S ( I , I )来记这类函数的全体。
(3)用 N ( F )表示 S -函数 F 在 I 上的极值点个数,而记 H ( F )为满足
N ( F m )= N ( F m +1 )
的最小正整数 m ;注意, H ( F )=∞就意味着序列{ N ( F m )}严格递增。
(4)设 F ∈ S ( I , I ),且
H ( F )≤1, A =min{ F ( x ): x ∈ I }, B =max{ F ( x ): x ∈ I }
则称[ c , d ]为 F 的特征区间,如果 c 和 d 是 F 在 I 上的两个相邻极值点,并且[ A , B ]是[ c , d ]的子区间,[ c , d ]又是[ a , b ]的子区间。
于是有下面结论。
结论3.19 (可参考《迭代方程与嵌入流》 [9] 第3章第2节的定理2):当 F ( y )∈ S ( I , I ),且
H ( F )≤1
如果满足 F ( y )在其特征区间[ c , d ]上递增,并且
F ( c )≠ c 和 F ( d )≠ d
则对任意整数 n ≥2,都一定存在作为管理系统的 I 上的连续函数 J ( y ),使得
J n ( y )= F ( y )
即目标系统 F ( y )可被管理系统 J ( y )锁定。
结论3.20 (可参考《迭代方程与嵌入流》 [9] 第3章第2节的定理5): F ( y )∈ S ( I , I )且
H ( F )≤1
若满足(1) F 在其特征区间[ c , d ]上递减,并且(2)或者 F ( c )= d , F ( d )= c ,或者 c < F ( x )< d 对任意 x ∈ I 均成立;那么,对任意奇数 n >0,都存在连续的管理系统 J ( x ),使得
J n ( x )= F ( x )
即此时的目标系统也是可管理和可被锁定的。
定义3.8 :若 F ( x )是定义域为闭区间[ a , b ]的连续函数,即 F ( x )∈ C ([ a , b ]),如果存在 δ >1,使得对所有 x , y ∈[ a , b ]都成立
| F ( x )- F ( y )|≥ δ | x - y |
那么,就称 F (·)为扩张函数。如果可以将[ a , b ]分成有限个子区间,使得 F (·)在每个子区间上都是扩张的,则称 F (·)为逐段扩张的。记 I =[0,1],用SE( I , I )表示 I 上极值等于0或1的逐段扩张自映射之集,并将SE( I , I )分割成互不相交的四块:
SE 1 ( I , I )={ F ∈SE( I , I ): F (0)= F (1)=0}
SE 2 ( I , I )={ F ∈SE( I , I ): F (0)= F (1)=1}
SE 3 ( I , I )={ F ∈SE( I , I ): F (0)=0, F (1)=1}
SE 4 ( I , I )={ F ∈SE( I , I ): F (0)=1, F (1)=0}
于是便有以下结论。
结论3.21 (可参考《迭代方程与嵌入流》 [9] 第3章第2节的定理8):若 F ∈SE i ( I , I ), i =1,2,3,则对任意自然数 n ,存在满足
J n ( x )= F ( x )
的管理系统 J ( x )的充分必要条件是:存在自然数 k ,使得
N ( F )= k n +1
若 F ∈SE 4 ( I , I ),则对任意奇数 n ,存在满足
J n ( x )= F ( x )
的管理系统 J ( x )的充分必要条件是:存在自然数 k ,使得
N ( F )= k n +1.
定义3.9 :若 F ( x )的定义域和值域都是区间 I ,并且任意阶可导,那么,就称 F ( x )为光滑自映射,将 I 上所有光滑自映射的集合记为 C ∞ ( I , I );而将 I 上所有 k 阶可导的函数的集合记为 C k ( I , I )。
于是,根据波狄瓦特定理(可参考《迭代方程与嵌入流》 [9] 第3章第3节的定理1)就有下列结论。
结论3.22 :若 F ∈ C ∞ ( I , I ), F ( x )> x 且导数 F ′( x )>0,那么,对任意整数 n ≥2,一定存在某个 J ( x )∈ C ∞ ( I , I ),使得 J n ( x )= F ( x ),对所有 x ∈ I 都成立。
结论3.23 (可参考《迭代方程与嵌入流》 [9] 第3章第3节的定理2):如果 F ( x )满足以下三个条件,那么,对任意整数 k >1,都存在唯一严格递增的 J ( x )∈ C 1 ( I , I ),使得 J k ( x )= F ( x ):
(1) F ∈ C 1 ( I , I ),并且对任意 x ∈ I 都有 F ′( x )>0;
(2) F 在 I 上只有唯一的不动点 x 0 ,并且 F ′( x 0 )≠1;
(3) F ( x )在 x 0 点二次可导,即 F ″( x 0 )有定义。
换句话说,此时只有唯一的管理系统 J ( x )能够锁定目标系统 F ( x )。
结论3.24 (可参考《迭代方程与嵌入流》 [9] 第3章第3节的定理3):令 I =[ a , b ], r ≥2。若函数 F ∈ C r ( I , I )有唯一不动点 x 0 ∈ I ,且对任意 x ∈ I ,有 F ′( x )≠0,还有 F ′( x 0 )= c ,其中0< c <1;那么,对任意整数 n >0,都存在唯一递增的 J ( x )∈ C r ( I , I ),使得 J n ( x )= F ( x )。
换句话说,此时也只有唯一的管理系统 J ( x )能够锁定目标系统 F ( x )。