ニュートン＝カントロビッチの定理

ニュートン＝カントロビッチの定理（ニュートン＝カントロビッチのていり）は、ニュートン法に対する半局所収束定理であり、1948年にレオニート・カントロヴィチによって示された。バナッハ空間においても成立して、楕円型PDE・非線形方程式の解に対する精度保証付き数値計算で活用されているだけでなく、線形計画問題の精度保証付き数値解法にも応用される。
ニュートン法は特定の条件で方程式f(x)=0もしくは方程式系F(x)=0の解に収束する数列を生成する。ニュートン＝カントロビッチの定理はこの数列の初期値に条件を与え、その条件が満たされたときに初期値の近くに解が存在して数列が解に収束することを主張している。
仮定.
formula_1を開集合として、formula_2を微分可能関数で局所的にリプシッツ連続であるとする。つまり、いかなる開集合formula_3 に対しても定数formula_4が存在して、任意のformula_5に対して
が成り立ち、任意のformula_7
に対して不等式：
が成立することを意味する。
いま、任意の初期値formula_9を選択し、
formula_10が可逆であると仮定して、ニュートン反復:
formula_11
を構成する。
次の仮定はformula_12だけでなく球全体formula_13が集合Xに包含されていることを要求する。さらに、formula_14をこの球におけるヤコビアンに対するリプシッツ定数であるとする。
最後の準備として、数列formula_15, formula_16, formula_17 を帰納的に以下の通りで定める：
主張.
上記の仮定の下でformula_19のとき、
より精密だが証明が難しい主張は多項式：
の解（ただしformula_27）とその比：
を用いる。このとき
から得られる。
系.
山本哲朗は1986年にDoring(1969)、Ostrowski(1971, 1973)、Gragg-Tapia(1974)、Potra-Ptak(1980)、Miel(1981)、Potra(1984)等によって得られたニュートン法の誤差限界は全て全順序で優劣がつけられて、しかもそれらはニュートン＝カントロビッチの定理から導かれることを示した。
変種・一般化.
ニュートン＝カントロビッチの定理についてはq-類似が知られている。また、M. Plumによって似たような定理が示されている。その他の変種・一般化についてはOrtega-Rheinboldt(1970)が詳しい。