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第5题

设 ff 是定义在所有实数 xx 上的实值函数,并且对某个正常数 aa,对所有 xx 都满足 f(x+a)=12+f(x)−f(x)2f(x+a)=\frac12+\sqrt{f(x)-f(x)^2}。(a)证明 ff 是周期函数。(b)当 a=1a=1 时,给出一个满足条件的非常数函数例子。
第 2/5 步:计算平移值与其补数的乘积
通俗地说

表达式 u(1−u)u(1-u) 的设计正好可以消去平方根:平移使 uu 超过 12\frac12,而与 1−u1-u 相乘会把含平方根的项转化为关于原值的完全平方。

f(x+a)(1−f(x+a))=14−(f(x)−f(x)2)=(12−f(x))2f(x+a)(1-f(x+a))=\frac14-(f(x)-f(x)^2)=(\frac12-f(x))^2
详细分析

令 u=f(x+a)u=f(x+a)。由递推式,u=12+f(x)−f(x)2u=\frac12+\sqrt{f(x)-f(x)^2}。因此 u(1−u)=14−(u−12)2=14−(f(x)−f(x)2)=(12−f(x))2u(1-u)=\frac14-(u-\frac12)^2=\frac14-(f(x)-f(x)^2)=(\frac12-f(x))^2。于是 f(x+a)(1−f(x+a))=(12−f(x))2f(x+a)(1-f(x+a))=(\frac12-f(x))^2。