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番外 · 闲灯 / IMO Shortlist / S04 · functional-equations

2003 IMO Shortlist S04

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 2003 S04 functional-equations

Find all nondecreasing functions f:RRf: \mathbb{R}\rightarrow\mathbb{R} such that
(i) f(0)=0,f(1)=1;f(0) = 0, f(1) = 1; (ii) f(a)+f(b)=f(a)f(b)+f(a+bab)f(a) + f(b) = f(a)f(b) + f(a + b - ab) for all real numbers a,ba, b such that a<1<ba < 1 < b .

*Proposed by A. Di Pisquale & D. Matthews, Australia*

找到所有非减函数 f:RRf: \mathbb{R}\rightarrow\mathbb{R} 使得

(i) f(0)=0,f(1)=1;f(0) = 0, f(1) = 1; (ii) f(a)+f(b)=f(a)f(b)+f(a+bab)f(a) + f(b) = f(a)f(b) + f(a + b - ab) 对于所有实数 a,ba, b ,使得 a<1<ba < 1 < b

*由澳大利亚 A. Di Pisquale 和 D. Matthews 提出*

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。2003 年 IMO Shortlist S04 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?