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番外 · 题谱 · 2018 · P1

2018 IMO Shortlist A1

代数 · P1/P4 · 起手题

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 2018 A1 algebra

Let Q>0\mathbb{Q}_{>0} denote the set of all positive rational numbers. Determine all functions f:Q>0Q>0f: \mathbb{Q}_{>0} \rightarrow \mathbb{Q}_{>0} satisfying for all x,yQ>0x, y \in \mathbb{Q}_{>0}. f(x2f(y)2)=f(x)2f(y)f\left(x^{2} f(y)^{2}\right)=f(x)^{2} f(y) (Switzerland)

Q>0\mathbb{Q}_{>0} 表示所有正有理数的集合。确定所有函数 f:Q>0Q>0f: \mathbb{Q}_{>0} \rightarrow \mathbb{Q}_{>0} 满足所有 x,yQ>0x, y \in \mathbb{Q}_{>0}f(x2f(y)2)=f(x)2f(y)f\left(x^{2} f(y)^{2}\right)=f(x)^{2} f(y)(瑞士)

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。2018 年 IMO Shortlist A1 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?