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番外 · 题谱 · 2010 · P5

2010 IMO Shortlist A5

代数 · P2/P5 · 中段题

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 2010 A5 algebra

Denote by Q+\mathbb{Q}^{+}the set of all positive rational numbers. Determine all functions f:Q+Q+f: \mathbb{Q}^{+} \rightarrow \mathbb{Q}^{+} which satisfy the following equation for all x,yQ+x, y \in \mathbb{Q}^{+}: f(f(x)2y)=x3f(xy)f\left(f(x)^{2} y\right)=x^{3} f(x y) (Switzerland) Answer. The only such function is f(x)=1xf(x)=\frac{1}{x}.

Q+\mathbb{Q}^{+} 表示所有正有理数的集合。确定所有函数 f:Q+Q+f: \mathbb{Q}^{+} \rightarrow \mathbb{Q}^{+} 对于所有 x,yQ+x, y \in \mathbb{Q}^{+} 满足以下方程: f(f(x)2y)=x3f(xy)f\left(f(x)^{2} y\right)=x^{3} f(x y) (瑞士) 答案。唯一这样的函数是 f(x)=1xf(x)=\frac{1}{x}

提示 1

先把题面里的关系改写成一个干净的代数对象。

提示 2

寻找不变量、对称式或一个可以降次数的替换。

提示 3

最后用判别式、因式分解、单调性或构造把所有可能排完。

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。2010 年 IMO Shortlist A5 可先归入代数: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?