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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 5/5 步:在两个区间中验证递推式
通俗地说

输入状态只有两种,递推以确定方式交换它们:1↦121\mapsto\frac12 与 12↦1\frac12\mapsto1。因此检验这两个转移便完成了全部验证,半开区间也确保端点被正确处理。

f(x+1)=12+f(x)−f(x)2for the two cases f(x)=1 and f(x)=12f(x+1)=\frac12+\sqrt{f(x)-f(x)^2}\quad\text{for the two cases }f(x)=1\text{ and }f(x)=\frac12
详细分析

若 f(x)=1f(x)=1,则 12+f(x)−f(x)2=12\frac12+\sqrt{f(x)-f(x)^2}=\frac12,且 x+1x+1 落在下一个半开区间中,在那里 f(x+1)=12f(x+1)=\frac12。若 f(x)=12f(x)=\frac12,则 12+f(x)−f(x)2=12+14−14=1\frac12+\sqrt{f(x)-f(x)^2}=\frac12+\sqrt{\frac14-\frac14}=1,且 x+1x+1 落在下一个区间中,在那里 f(x+1)=1f(x+1)=1。因此所示递推式对每个实数 xx 都成立。