接着``飞行员''证明极限的存在性。为此首先考虑确定迭代关系的函数
\[f(x)=\sqrt{7-\sqrt{7+x}},\qquad x\in[-7,7].\]
容易看出 $f(x)$ 是 $[-7,7]$ 上的递减函数, 且 $0\le f(x)\le 3$. 为了证明迭代序列 $a_n$ 的收敛性, 取$b_k=a_{2k},b_0=a_0=0$(或$b_k=a_{2k+1}, b_0=a_1=\sqrt{7}$),
则 $b_n=f(b_{n-1})$, 并有
\begin{align*}
f'(x)&=\dfrac1{2\sqrt{7-\sqrt{7+x}}}\cdot\dfrac{-1}{2\sqrt{7+x}},\\
|f'(x)|&\le\dfrac1{2\sqrt{7-\sqrt{7+6}}}\cdot\dfrac1{2\sqrt{7-6}}\le \dfrac14.\qquad |x|\le 6.
\end{align*}
利用上述对 $f'$ 的估计, 对 $c=1/4$ 有
\[
|b_{k}-2|\le |f(b_{k-1})-f(2)|\le c|b_{k-1}-2|\le \cdots\le c^k|b_0-2|.
\]
所以 $b_k$ 收敛于 2, $a_n$ 的收敛性也由此可得。
事实上, 由对 $f$ 的导数的估计可知, $f$ 在 $[-6,6]$ 上是一个压缩映像, 所以 2 是 $f$ 唯一的不动点。
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