MathLabs

第2题

设 R\mathbb{R} 为实数集。求所有函数 f:R→Rf:\mathbb{R}\rightarrow\mathbb{R},使得对一切实数 xx 和 yy 都有 f(f(x)f(y))+f(x+y)=f(xy).f(f(x)f(y)) + f(x+y) = f(xy).
第 1/6 步:平凡解与一个符号对称性
f≡0,f(x)=x−1,f(x)=1−xf\equiv 0,\quad f(x)=x-1,\quad f(x)=1-x
详细分析

直接代入验证可知 f≡0f\equiv 0、f(x)=x−1f(x)=x-1、f(x)=1−xf(x)=1-x 都满足 f(f(x)f(y))+f(x+y)=f(xy)f(f(x)f(y))+f(x+y)=f(xy) 对一切 x,yx,y 成立。此外,若 ff 是解,则 −f-f 也是解(把 ff 换成 −f-f,方程变为 −f((−f(x))(−f(y)))−f(x+y)=−f(xy)-f((-f(x))(-f(y)))-f(x+y)=-f(xy),利用 (−f(x))(−f(y))=f(x)f(y)(-f(x))(-f(y))=f(x)f(y) 即知这恰好是 −f-f 满足的同一方程)。因此只需求出所有满足 f(0)≥0f(0)\ge 0 的解,其余的解都是其中某个解的相反数。