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1991 CMO 第 2 题

题面据中国数学奥林匹克 / AoPS 可核档案整理;中文题意为本站自译,英文行为来源英译摘要,公式请以原始来源为准。

CMO 1991 P2 algebra

Given I=[0,1]I=[0,1] and G={(x,y)x,yI}G=\{(x,y)|x,y \in I\} , find all functions f:GIf:G\rightarrow I , such that x,y,zI\forall x,y,z \in I we have:

i. f(f(x,y),z)=f(x,f(y,z))f(f(x,y),z)=f(x,f(y,z)) ;

ii. f(x,1)=x,f(1,y)=yf(x,1)=x, f(1,y)=y ;

iii. f(zx,zy)=zkf(x,y)f(zx,zy)=z^kf(x,y) .

( kk is a positive real number irrelevant to x,y,zx,y,z .)

给定 I=[0,1]I=[0,1]G={(x,y)x,yI}G=\{(x,y)|x,y \in I\} ,找到所有函数 f:GIf:G\rightarrow I ,使得 x,y,zI\forall x,y,z \in I 我们有:

f(f(x,y),z)=f(x,f(y,z))f(f(x,y),z)=f(x,f(y,z));

二. f(x,1)=x,f(1,y)=yf(x,1)=x, f(1,y)=y;

三. f(zx,zy)=zkf(x,y)f(zx,zy)=z^kf(x,y)

( kk 是与 x,y,zx,y,z 无关的正实数。)

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、因式分解或单调性把所有可能排完。

完整解答

题面已直接收录。先把 1991 年 CMO 第 2 题的条件整理成对象、关系、目标三部分;再沿提示寻找不变量、标准构型或关键变形;最后补齐边界情形,并回到原题要求核对。