MathLabs

第5問

非負実数全体から非負実数全体への全射関数 ff で、すべての非負実数 x,yx,y に対して f(xf(y))f(y)=f(x+y)f(xf(y))f(y)=f(x+y) を満たし、f(2)=0f(2)=0、かつすべての 0≤x<20\le x<2 で f(x)≠0f(x)\ne0 となるものをすべて求めよ。
ステップ 5/5: 候補を検証する
ざっくり言うと

しきい値 x+y=2x+y=2 が検証を二つの場合に分ける。

f(x)={22−x,0≤x<2,0,x≥2f(x)=\begin{cases}\dfrac{2}{2-x},&0\le x<2,\\0,&x\ge2\end{cases}
詳しい解説

上の区分関数を用いる。x+y≥2x+y\ge2 なら関係する引数が [2,∞)[2,\infty) に入り両辺は零。x+y<2x+y<2 なら直接代入して f(xf(y))f(y)=22−x−y=f(x+y)f(xf(y))f(y)=\frac{2}{2-x-y}=f(x+y)。すべての条件を満たし、一意である。