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番外 · 闲灯 / IMO Shortlist / A6 · algebra

2022 IMO Shortlist A6

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 2022 A6 algebra

Let R\mathbb{R} be the set of real numbers. We denote by F\mathcal{F} the set of all functions f:RRf: \mathbb{R} \rightarrow \mathbb{R} such that f(x+f(y))=f(x)+f(y)f(x+f(y))=f(x)+f(y) for every x,yRx, y \in \mathbb{R}. Find all rational numbers qq such that for every function fFf \in \mathcal{F}, there exists some zRz \in \mathbb{R} satisfying f(z)=qzf(z)=q z. (Indonesia)

R\mathbb{R} 为实数集。我们用 F\mathcal{F} 表示所有函数 f的集合:RRf 的集合:\mathbb{R} \rightarrow \mathbb{R},使得 f(x+f(y))=f(x)+f(y)f(x+f(y))=f(x)+f(y) 对于每个 x,yRx, y \in \mathbb{R}。找到所有有理数 qq,使得对于每个函数 fFf \in \mathcal{F},都存在一些 zRz \in \mathbb{R} 满足 f(z)=qzf(z)=q z。 (印度尼西亚)

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。2022 年 IMO Shortlist A6 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?