MỘT SỐ CHUYÊN ĐỀ PHƯƠNG TRÌNH HÀM

Một phần của tài liệu Kỹ thuật gải phương trình hàm và một số vấn đề liên quan (Trang 66)

12 Một số chuyên đề phương trình hàm

12.1 Phương trình hàm giải nhờ tính giá trị hàm số theo hai cách khácnhau nhau

Ví dụ 12.1. (THTT 11/394) Tìm tất cả các hàm số f :R→R thỏa mãn

f(f(x) +y) = f(x+y) +xf(y)−xy−x+ 1.

Giải

Thay y= 0 vào quan hệ hàm ta được

f(f(x)) =f(x) +xf(0)−x+ 1,∀x∈R.

Và thay x= 0 vào đẳng thức trên ta được

f(f(0)) =f(0) + 1.

Thay y bởif(y) vào quan hệ hàm ban đầu ta được

f(f(x) +f(y)) =f(x+f(y)) +xf(f(y))−xf(y)−x+ 1

= [f(x+y) +yf(x)−xy−y+ 1] +x[f(y) +yf(0)−y+ 1]−xf(y)−x+ 1 =f(x+y) +yf(x) +xyf(0)−2xy−y+ 2.

Hoán chuyển vài trò x vày trong kết quả trên ta được

f(f(x) +f(y)) = f(x+y) +xf(y) +xyf(0)−2xy−x+ 2.

Từ đây ta nhận được

yf(x)−y=xf(y)−x,∀x, y ∈R.

Thay x = 0, y = 1 ta được f(0) = 1, do đó f(f(0)) = 2. Lại thay y = 1 và sử dụng kết quả

f(f(0)) = 2, f(0) = 1 ta được

f(x) = x+ 1,∀x∈R.

Thử lại thấy hàm số này thỏa mãn yêu cầu.

Ví dụ 12.2. Tìm tất cả các hàm số f :Q+ →Q+ thỏa mãn hai điều kiện: 1.f(x+ 1) =f(x) + 1,∀x∈Q+

2.f(x3) =f3(x),∀x∈Q+

Giải

Quy nạp ta chứng minh đượcf(x+n) =f(x) +n,∀x∈Q+,∀n∈N (*). Với mỗi số thực r= pq ∈Q+.

- Tính theo cách (*) được:f(r+q2)3 =f3(r) + 3p2+ 3pq3+q6

- Tính theo điều kiện (b) được: f(r+q2)3 =f3(r) + 3f2(r)q2+ 3f(r)q4+q6

Từ hai điều kiện trên ta được:

q2f2(r) +q4f(r)−(p2+pq3) = 0

12.1 Phương trình hàm giải nhờ tính giá trị hàm số theo hai cách khác nhau12 MỘT SỐ CHUYÊN ĐỀ PHƯƠNG TRÌNH HÀM

Giải phương trình này ta tìm được:f(r) = r,∀r∈Q+

Nhưng từ kết quả của hàm số f(x) =x,∀x∈Q+ thì ta thay điều kiện (b) cho hai ẩn:

f(x3+y) =x3+y=f3(x) + f(xy)

f(x) và điều kiện cũng được mở rộng từQ+ thànhR+ vậy ta được bài toán:

Bài tập tương tự: Tìm tất cả các hàm f :R+ →R+ thỏa mãn:

f(x3+y) = f3(x) + f(xy)

f(x) ,∀x, y ∈R+

Vấn đề gian nan nhất của mở rộng này là tính được f(1). Cho y= 1 ta được: f(x+ 1) =f3(x) + 1(1) Cho x= 1 ta được: f(y+ 1) =f3(1) + f(y) f(1)(2) Đặt f(1) =a thì sử dụng (1) ta tính được: f(2) =a3+ 1, f(9) = (a3+ 1)3+ 1 Sử dụng (2) ta tính được: f(9) = a3+a2+a+ 1 +1 1 + 1 a2 + 1 a3 + 1 a4 + 1 a7 Giải phương trình: (a3+ 1)3+ 1a3+a2+a+ 1 + 1 1 + 1 a2 + 1 a3 + 1 a4 + 1 a7

ta được: a=1. Vậy ta được:

f(x+ 1) =f(x) + 1 và f(x3) = f3(x)

Tức là ta có được bài toán ban đầu. Còn vấn đề sử lý trên R+ ta sử dụng tính trù mật của tập số thực với chú ýf là hàm tăng.

Một phần của tài liệu Kỹ thuật gải phương trình hàm và một số vấn đề liên quan (Trang 66)

Tải bản đầy đủ (PDF)

(69 trang)