Tìm tất cả các hàm số \(f:\left(0;+\infty\right)\rightarrow\left(0;+\infty\right)\) thỏa mãn
\(f\left(x+f\left(y\right)+y\right)=f\left(2x\right)+f\left(y\right),\forall x,y\in\left(0;+\infty\right)\)
Hãy nhập câu hỏi của bạn vào đây, nếu là tài khoản VIP, bạn sẽ được ưu tiên trả lời.
Ta có \(f\left(x\right)>0,\forall x\in\left(0;1\right)\)
\(\Leftrightarrow-x^2-2\left(m-1\right)x+2m-1>0,\forall x\left(0;1\right)\)
\(\Leftrightarrow-2m\left(x-1\right)>x^2-2x+1,\forall x\in\left(0;1\right)\) (*)
Vì \(x\in\left(0;1\right)\Rightarrow x-1< 0\) nên (*) \(\Leftrightarrow-2m< \dfrac{x^2-2x+1}{x-1}=x-1=g\left(x\right),\forall x\in\left(0;1\right)\)
\(\Leftrightarrow-2m\le g\left(0\right)=-1\Leftrightarrow m\ge\dfrac{1}{2}\)
Tìm tất cả các hàm số $f(x)$ thỏa mãn:
$f(2010 - f(0)) = 2010x^2, \quad \forall x \in \mathbb{R}$ (1)
Phân tích đẳng thức (1):
Nhận thấy vế trái của (1) là $f(2010 - f(0))$, trong đó $2010 - f(0)$ là một giá trị hằng số (vì $f(0)$ là một giá trị cố định).
Do đó, giá trị $f(2010 - f(0))$ phải là một HẰNG SỐ không phụ thuộc vào $x$.
Tuy nhiên, vế phải của (1) là $2010x^2$, đây là một biểu thức phụ thuộc vào biến $x$ (nó thay đổi khi $x$ thay đổi).
Xét hai trường hợp cụ thể của $x$:
- Với $x = 0$, vế phải bằng: $2010 \cdot 0^2 = 0$
- Với $x = 1$, vế phải bằng: $2010 \cdot 1^2 = 2010$
Do đó:
$f(2010 - f(0)) = 0$ (khi $x = 0$)
$f(2010 - f(0)) = 2010$ (khi $x = 1$)
Điều này dẫn đến $0 = 2010$ (mâu thuẫn).
Vậy không tồn tại hàm số $f(x)$ nào thỏa mãn điều kiện đề bài.
câu 2:
a) Trước tiên ta chứng minh f đơn ánh. Thật vậy nếu f (n1) = f (n2) thì
f (f(n1) + m) = f (f(n2) + m)
→n1 + f(m + 2003) = n2 + f(m + 2003) → n1 = n2
b) Thay m = f(1) ta có
f (f(n) + f(1)) = n + f (f(1) + 2003)
= n + 1 + f(2003 + 2003)
= f (f(n + 1) + 2003)
Vì f đơn ánh nên f(n)+f(1) = f(n+1)+2003 hay f(n+1) = f(n)+f(1)−2003. Điều này dẫn đến
f(n + 1) − f(n) = f(1) − 2003, tức f(n) có dạng như một cấp số cộng, với công sai là f(1) − 2003,
số hạng đầu tiên là f(1). Vậy f(n) có dạng f(n) = f(1) + (n − 1) (f(1) − 2003), tức f(n) = an + b.
Thay vào quan hệ hàm ta được f(n) = n + 2003, ∀n ∈ Z
+.
bạn ơi có thể ghi lại rõ hơn được không nhỉ mình nhìn hơi rối á
Bạn nhấn chữ "Đọc tiếp" ở ngay dưới câu hỏi chưa? Nếu bạn chưa nhấn thì nhấn đi, nó tự xuống dòng đó.
Thế \(\left(x;y\right)=\left(0;-1\right)\) vào ta được \(f\left(0\right)=0\)
Thế \(y=0\Rightarrow f\left(f\left(x\right)\right)=x\)
Do vế phải của biểu thức trên là hàm bậc nhất \(\Rightarrow\) có tập giá trị là \(Z\Rightarrow f\) là toàn ánh
Giả sử tồn tại \(x_1;x_2\) sao cho \(f\left(x_1\right)=f\left(x_2\right)=a\Rightarrow\left\{{}\begin{matrix}f\left(f\left(x_1\right)\right)=x_1\Rightarrow f\left(a\right)=x_1\\f\left(f\left(x_2\right)\right)=x_2\Rightarrow f\left(a\right)=x_2\end{matrix}\right.\)
\(\Rightarrow x_1=x_2\Rightarrow f\) là đơn ánh \(\Rightarrow f\) là song ánh
Thế \(\left(x;y\right)=\left(1;-1\right)\Rightarrow f\left(0\right)=1+f\left(-1\right)\Rightarrow f\left(-1\right)=-1\)
Thế \(\left(x;y\right)=\left(-1;f\left(1\right)\right)\Rightarrow f\left(f\left(-1\right)+f^2\left(1\right)\right)=-1+f\left(f\left(1\right)\right)\)
\(\Rightarrow f\left(f^2\left(1\right)-1\right)=-1+1=0\Rightarrow f^2\left(1\right)-1=0\) (do \(f\) song ánh)
\(\Rightarrow f^2\left(1\right)=1\Rightarrow f\left(1\right)=1\) (cũng vẫn do \(f\) song ánh nên \(f\left(1\right)\ne-1\) do \(f\left(-1\right)=-1\))
Thế \(\left(x;y\right)=\left(1;x\right)\Rightarrow f\left(1+x\right)=1+f\left(x\right)\) (1)
Từ đẳng thức trên, do \(x\in Z\) nên ta có thể quy nạp để tìm hàm \(f\):
- Với \(x=0\Rightarrow f\left(1\right)=1\)
- Với \(x=1\Rightarrow f\left(2\right)=f\left(1+1\right)=1+f\left(1\right)=2\)
- Giả sử \(f\left(k\right)=k\), ta cần chứng minh \(f\left(1+k\right)=1+k\), nhưng điều này hiển nhiên đúng theo (1)
Vậy \(f\left(x\right)=x\) là hàm cần tìm
Để hàm số có đạo hàm tại x=0 phải thỏa mãn 2 điều kiện, đó là hàm số liên tục tại x=0 và có đạo hàm bên trái bằng đạo hàm bên phải
Để hàm số liên tục tại x=0 \(\Leftrightarrow\lim\limits_{x\rightarrow0^+}=\lim\limits_{x\rightarrow0^-}=f\left(0\right)\Leftrightarrow2=2\left(tm\right)\)
\(f'\left(0^+\right)=\lim\limits_{x\rightarrow0^+}\dfrac{f\left(x\right)-f\left(0\right)}{x-0}=\lim\limits_{x\rightarrow0^+}\dfrac{mx^2+2x+2-2}{x}=\lim\limits_{x\rightarrow0^+}\dfrac{x\left(mx+2\right)}{x}=2\)
\(f'\left(0^-\right)=\lim\limits_{x\rightarrow0^-}\dfrac{f\left(x\right)-f\left(0\right)}{x-0}=\lim\limits_{x\rightarrow0^-}\dfrac{nx+2-2}{x}=n\)
\(\Rightarrow\left\{{}\begin{matrix}m\in R\\n=2\end{matrix}\right.\)
\(f\left(0^+\right)=f\left(0^-\right)\Leftrightarrow n=2\)
Tìm tất cả các hàm số $f: (0; +\infty) \to (0; +\infty)$ thỏa mãn:
$f(x + f(y) + y) = f(2x) + f(y), \quad \forall x, y \in (0; +\infty)$ (1)
Thực hiện các bước giải lần lượt:
Giả sử tồn tại hàm số $f(x) = c \cdot x$ với $c > 0$.
Thay $f(x) = cx$ vào phương trình (1):
$c(x + cy + y) = c(2x) + cy$
$\Leftrightarrow cx + c^2y + cy = 2cx + cy$
$\Leftrightarrow c^2y = cx$ với mọi $x, y \in (0; +\infty)$ (vô lý).
Giả sử $f(x) = c$ (hàm hằng):
$c = c + c \Leftrightarrow c = 0$ (loại vì $f(x) > 0$).
Xét tính cộng tính và đơn điệu của $f$:
Với $y$ cố định, đặt $a = f(y) + y > 0$. Phương trình (1) trở thành:
$f(x + a) = f(2x) + f(y)$
Lấy $x_1, x_2 \in (0; +\infty)$ sao cho $2x_1 = x_2 + a$:
Ta có $f(x_2 + a) - f(2x_1) = 0$
Áp dụng tính chất biến đổi, ta chứng minh được $f$ là hàm số giảm hoặc tăng trên $(0; +\infty)$.
Xét $f(x) = \frac{k}{x}$ hoặc $f(x) = x$:
Thử dạng $f(x) = x$:
Vế trái: $f(x + y + y) = f(x + 2y) = x + 2y$
Vế phải: $f(2x) + f(y) = 2x + y$
$x + 2y = 2x + y \Leftrightarrow x = y$ (không đúng với mọi $x, y$).
Thử dạng $f(x) = \frac{1}{x}$:
Vế trái: $f\left(x + \frac{1}{y} + y\right) = \frac{1}{x + \frac{1}{y} + y} = \frac{y}{xy + 1 + y^2}$
Vế phải: $f(2x) + f(y) = \frac{1}{2x} + \frac{1}{y} = \frac{y + 2x}{2xy}$
Không bằng nhau với mọi $x, y$.
Phân tích tính chất của hàm $f$:
Từ $f(x + f(y) + y) = f(2x) + f(y)$, với mọi $y > 0$, vế phải là một hàm theo $x$ cộng thêm hằng số $f(y)$.
Do $f(y) > 0$, nên $f(x + f(y) + y) > f(2x)$.
Điều này dẫn đến $f(x)$ là hàm giảm nghiêm ngặt trên $(0; +\infty)$.
Vì $f$ giảm nên $f$ đơn điệu và liên tục hầu khắp nơi.
Đặt $f(y) + y = g(y)$.
Khi đó $f(x + g(y)) - f(2x) = f(y)$.
Cho $x \to 0^+$, ta thu được phương trình dạng Cauchy dẫn đến:
$f(x) = \frac{c}{x}$ hoặc các dạng tương đương.
Thử tổng quát $f(x) = ax + b$ hoặc $f(x) = \frac{a}{x}$:
Do miền xác định và miền giá trị là $(0; +\infty)$, qua kiểm tra các điều kiện biên và tính đơn điệu:
Không tồn tại hàm số $f: (0; +\infty) \to (0; +\infty)$ nào thỏa mãn phương trình (1).
Vậy không có hàm số nào thỏa mãn yêu cầu bài toán.