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第1問

正の実数全体で定義され正の実数値をとる関数 ff で、次の2条件を満たすものをすべて求めよ:(i) すべての正の実数 x,yx, y に対して f(xf(y))=yf(x)f(xf(y)) = yf(x);(ii) x→∞x \to \infty のとき f(x)→0f(x) \to 0。
ステップ 5/6: 11 以外に不動点は存在しない
a>1 fixed ⇒ f ⁣(a2k)=a2k→k→∞∞a>1 \text{ fixed} \ \Rightarrow\ f\!\left(a^{2^k}\right)=a^{2^k}\xrightarrow[k\to\infty]{} \infty
詳しい解説

a≠1a\ne1 が不動点であるとする。必要なら aa を 1/a1/a に置き換えて(ステップ4)、a>1a>1 としてよい。ステップ4で b=ab=a とすると a2a^2 も不動点であり、これを繰り返すと任意の k≥0k\ge0 について a2ka^{2^k} が不動点となる。k→∞k\to\infty のとき a2k→∞a^{2^k}\to\infty なので f(a2k)=a2k→∞f(a^{2^k})=a^{2^k}\to\infty となり、条件(ii)の x→∞x\to\infty で f(x)→0f(x)\to0 に矛盾する。よって ff の不動点は 11 のみである。