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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 4/5 步:确定两个特殊值都为零
通俗地说

把精心选取的数字代回先前的不等式,会把 f(0) 从上下两侧都夹到 0。

a=b=0a=b=0
详细分析

在第二步的不等式 f(x+y)≤(y+a)f(x)+bf(x+y)\le (y+a)f(x)+b 中代入 x=2a−1,y=1−ax=2a-1,y=1-a:系数变为 y+a=1y+a=1,且 x+y=ax+y=a,得到 f(a)≤f(2a−1)+bf(a)\le f(2a-1)+b,即(利用 f(a)=bf(a)=b)f(2a−1)≥f(a)−b=0f(2a-1)\ge f(a)-b=0。结合第三步的整体上界 f(2a−1)≤0f(2a-1)\le0,即迫使 f(2a−1)=0f(2a-1)=0。在原不等式中令 y=0y=0,对任意 xx 都得到 f(x)≤f(f(x))f(x)\le f(f(x));取 x=2a−1x=2a-1 并利用 f(2a−1)=0f(2a-1)=0 得到 0≤f(f(2a−1))=f(0)=a0\le f(f(2a-1))=f(0)=a。但第三步也给出 a=f(0)≤0a=f(0)\le0,故 a=0a=0,从而 b=f(a)=f(0)=a=0b=f(a)=f(0)=a=0,即 a=b=0a=b=0。