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2016 IMO Shortlist A4

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 2016 A4 algebra

Denote by R+\mathbb{R}^{+}the set of all positive real numbers. Find all functions f:R+R+f: \mathbb{R}^{+} \rightarrow \mathbb{R}^{+}such that xf(x2)f(f(y))+f(yf(x))=f(xy)(f(f(x2))+f(f(y2)))x f\left(x^{2}\right) f(f(y))+f(y f(x))=f(x y)\left(f\left(f\left(x^{2}\right)\right)+f\left(f\left(y^{2}\right)\right)\right) for all positive real numbers xx and yy.

R+\mathbb{R}^{+} 表示所有正实数的集合。查找所有函数 f:R+R+f: \mathbb{R}^{+} \rightarrow \mathbb{R}^{+}使得 xf(x2)f(f(y))+f(yf(x))=f(xy)(f(f(x2))+f(f(y2)))x f\left(x^{2}\right) f(f(y))+f(y f(x))=f(x y)\left(f\left(f\left(x^{2}\right)\right)+f\left(f\left(y^{2}\right)\right)\right) 对于所有正实数 xxyy

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。2016 年 IMO Shortlist A4 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?