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番外 · 闲灯 / 美国数学奥林匹克 / P2 · functional-equations

2018 USAMO 第 2 题

题面据 USAMO 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。

USAMO 2018 P2 functional-equations

Find all functions f:(0,)(0,)f:(0,\infty) \to (0,\infty) such that

f(x+1y)+f(y+1z)+f(z+1x)=1f\left(x+\frac{1}{y}\right)+f\left(y+\frac{1}{z}\right) + f\left(z+\frac{1}{x}\right) = 1

for all x,y,z>0x,y,z >0 with xyz=1.xyz =1.

查找所有函数 f:(0,)(0,)f:(0,\infty) \to (0,\infty) 使得

f(x+1y)+f(y+1z)+f(z+1x)=1f\left(x+\frac{1}{y}\right)+f\left(y+\frac{1}{z}\right) + f\left(z+\frac{1}{x}\right) = 1

对于所有 x,y,z>0x,y,z >0xyz=1.xyz =1.

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。2018 年 USAMO P2 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?