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第5题

设 R\mathbb{R} 为实数集。求所有满足方程 f(x+f(x+y))+f(xy)=x+f(x+y)+yf(x)f(x+f(x+y))+f(xy)=x+f(x+y)+yf(x)(对所有实数 xx 和 yy 成立)的函数 f:R→Rf:\mathbb{R}\to\mathbb{R}。
第 1/5 步:每次代入 y=1y=1 都产生一个不动点
通俗地说

令 y=1y=1 会使乘积项 xyxy 直接坍缩为 xx,从而揭示出整整一族不动点。

P(x,1): f(x+f(x+1))=x+f(x+1)P(x,1):\ f(x+f(x+1))=x+f(x+1)
详细分析

设 P(x,y)P(x,y) 表示断言 f(x+f(x+y))+f(xy)=x+f(x+y)+yf(x)f(x+f(x+y))+f(xy)=x+f(x+y)+yf(x)。取 y=1y=1:P(x,1)P(x,1) 给出 f(x+f(x+1))+f(x)=x+f(x+1)+f(x)f(x+f(x+1))+f(x)=x+f(x+1)+f(x),于是 f(x+f(x+1))=x+f(x+1)f\big(x+f(x+1)\big)=x+f(x+1)。也就是说,对每个实数 xx,数 x+f(x+1)x+f(x+1) 都是 ff 的一个不动点。