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番外 · 题谱 · 2005 · P13

2005 IMO Shortlist S13

不等式 · P3/P6 · 压轴题

题面据 IMO Shortlist 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。

IMO Shortlist 2005 S13 inequality

We denote by R+\mathbb{R}^+ the set of all positive real numbers.

Find all functions f:R+R+f: \mathbb R^ + \rightarrow\mathbb R^ + which have the property:
f(x)f(y)=2f(x+yf(x))f(x)f(y)=2f(x+yf(x))
for all positive real numbers xx and yy .

*Proposed by Nikolai Nikolov, Bulgaria*

我们用 R+\mathbb{R}^+ 表示所有正实数的集合。

查找所有具有以下属性的函数 f:R+R+f: \mathbb R^ + \rightarrow\mathbb R^ +

f(x)f(y)=2f(x+yf(x))f(x)f(y)=2f(x+yf(x))

对于所有正实数 xxyy

*由保加利亚尼古拉·尼科洛夫提议*

提示 1

先猜等号形状,再看同次性、归一化和每一项的量纲。

提示 2

试着把式子拆成均值、柯西、凸性、重排或切线法可处理的块。

提示 3

最后检查等号条件和边界情形是否都与题设兼容。

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。2005 年 IMO Shortlist S13 可先归入不等式: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?