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番外 · 题谱 · 2019 · P5

2019 APMO 第 5 题

函数方程 · P2/P5 · 中段题

题面据 APMO 可核档案整理;中文题意为本站自译,公式请以原始来源为准。

APMO 2019 P5 functional-equations

Determine all the functions f:RRf: \mathbb{R} \rightarrow \mathbb{R} such that

f(x2+f(y))=f(f(x))+f(y2)+2f(xy)f\left(x^{2}+f(y)\right)=f(f(x))+f\left(y^{2}\right)+2 f(x y)

for all real number xx and yy.
Answer: The possible functions are f(x)=0f(x)=0 for all xx and f(x)=x2f(x)=x^{2} for all xx.
Determine all the functions f:RRf: \mathbb{R} \rightarrow \mathbb{R} such that

f(x2+f(y))=f(f(x))+f(y2)+2f(xy)f\left(x^{2}+f(y)\right)=f(f(x))+f\left(y^{2}\right)+2 f(x y)

对于所有实数 xxyy

Answer: The possible functions are f(x)=0f(x)=0 for all xx and f(x)=x2f(x)=x^{2} for all xx.

提示 1

先代入 0、1、相等变量或会让一边简化的值。

提示 2

检查方程是否强迫单调、周期、单射、满射或常值。

提示 3

把递推链闭合,最后回代验证所有解。

完整解答

这页先给题面、题型和提示阶梯,完整证明留给读者逐步展开。2019 年 APMO P5 可先归入函数方程:第一步把题设翻成对象、条件、目标三行;第二步沿提示寻找不变量、标准构型或关键变形;第三步补齐边界情形,并回到题目原要求核对。

这题适合先独立想一轮再打开提示。不要急着搜索完整解答,先问自己:题面里最硬的限制是哪一句?