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第3题

设 f:R→Rf:\mathbb{R}\to\mathbb{R} 是定义在实数集上的实值函数,对任意实数 xx 和 yy 满足 f(x+y)≤yf(x)+f(f(x))f(x+y)\le yf(x)+f(f(x))。证明对所有 x≤0x\le0 都有 f(x)=0f(x)=0。
第 2/5 步:估计 f(f(x)) 并提取一个整体常数上界
通俗地说

把第一步的界应用到 f(x) 上,就能驯服神秘的项 f(f(x));再选取 y 消去 f(x) 项,便得到一个完全不含 f(x) 的上界。

f(x+y)≤(y+a)f(x)+bf(x+y)\le (y+a)f(x)+b
详细分析

把手順1的界中的 yy 换成 f(x)f(x),得到 f(f(x))≤af(x)+bf(f(x))\le af(x)+b。将其代入原不等式 f(x+y)≤yf(x)+f(f(x))f(x+y)\le yf(x)+f(f(x)),得到对任意 x,yx,y 都有 f(x+y)≤(y+a)f(x)+bf(x+y)\le (y+a)f(x)+b。现取 y=−ay=-a:系数 y+ay+a 恰好消失,于是 f(x−a)≤bf(x-a)\le b;由于 xx 取遍所有实数,x−ax-a 也取遍所有实数,故对任意实数 zz 都有 f(z)≤bf(z)\le b。