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番外 · 闲灯 / 亚太数学奥林匹克 / P5 · functional-equations

2002 APMO 第 5 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 2002 P5 functional-equations

Let R denote the set of all real numbers. Find all functions ff from R to R satisfying:

(i) there are only finitely many ss in R such that f(s)=0f(s)=0, and

(ii) f(x4+y)=x3f(x)+f(f(y))f\left(x^{4}+y\right)=x^{3} f(x)+f(f(y)) for all x,yx, y in R\mathbf{R}.

令 R 表示所有实数的集合。找到从 R 到 R 的所有函数 ff 满足:

(i) R 中只有有限多个 ss 使得 f(s)=0f(s)=0,并且

(ii) f(x4+y)=x3f(x)+f(f(y))f\left(x^{4}+y\right)=x^{3} f(x)+f(f(y)) 对于 R\mathbf{R} 中的所有 x,yx, y

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。2002 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?