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番外 · 闲灯 / IMO Shortlist / A7 · algebra

2016 IMO Shortlist A7

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 A7 algebra

Denote by R\mathbb{R} the set of all real numbers. Find all functions f:RRf: \mathbb{R} \rightarrow \mathbb{R} such that f(0)0f(0) \neq 0 and f(x+y)2=2f(x)f(y)+max{f(x2)+f(y2),f(x2+y2)}f(x+y)^{2}=2 f(x) f(y)+\max \left\{f\left(x^{2}\right)+f\left(y^{2}\right), f\left(x^{2}+y^{2}\right)\right\} for all real numbers xx and yy.

R\mathbb{R} 表示所有实数的集合。查找所有函数 f:RRf: \mathbb{R} \rightarrow \mathbb{R} 使得 f(0)0f(0) \neq 0f(x+y)2=2f(x)f(y)+max{f(x2)+f(y2),f(x2+y2)}f(x+y)^{2}=2 f(x) f(y)+\max \left\{f\left(x^{2}\right)+f\left(y^{2}\right), f\left(x^{2}+y^{2}\right)\right\}对于所有实数 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 A7 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?