Chủ đề này có 1 trả lời

[Zz Isaac Newton Zz]

Nguồn: RMM 2019 P5. Tìm tất cả các hàm $f: \mathbb{R}\rightarrow \mathbb{R}$ thỏa mãn: $f\left ( x+yf\left ( x \right ) \right )+f\left ( xy \right )=f\left ( x \right )+f\left ( 2019y \right ),\forall x, y\in \mathbb{R}.$

[Sugar]

Nguồn: RMM 2019 P5. Tìm tất cả các hàm $f: \mathbb{R}\rightarrow \mathbb{R}$ thỏa mãn: $f\left ( x+yf\left ( x \right ) \right )+f\left ( xy \right )=f\left ( x \right )+f\left ( 2019y \right ),\forall x, y\in \mathbb{R}.$

Ta thấy mọi hàm hằng $f$ đều thỏa mãn.

 

Gọi $f$ là hàm khác hằng thỏa mãn điều kiện, $P(x,y)$ đại diện cho $f(x+yf(x))+f(xy)=f(x)+f(2019)$.

 

Bổ đề. Nếu tồn tại $c\in\mathbb{R}$ nào đó sao cho $f(ct)=f(t)$ với mọi $t\in\mathbb{R}$, thì $c=1$ hoặc $f$ thỏa mãn $f(x)=0\Leftrightarrow x\neq0$.

Chứng minh. So sánh $P(cx,y)$ và $P(x,y)$ cho ta $f(cx+yf(x))=f(x+yf(x))$ với mọi $x,y\in\mathbb{R}$. Vì $f$ khác hàm hằng, tập hợp $S=\{u\in\mathbb{R}:f(u)\neq0\}$ khác rỗng.

Nếu tồn tại $u\in S$ với $u\neq0$, chú ý rằng $f(cu+yf(u))=f(u+yf(u))$ với mọi $y\in\mathbb{R}$ và $u+yf(u)$ chạy trên $\mathbb{R}$ khi $y$ thay đổi trên $\mathbb{R}$, nên $f((c-1)u+z)=f(z)$ với mọi $z\in\mathbb{R}$.

Bây giờ, đặt $T=(c-1)u$, và giả sử rằng $T\neq0$. Khi đó, so sánh $P(x+T,y)$ và $P(x,y)$ cho ta $f(xy)=f(xy+yT)$, nghĩa là $f$ là hàm hằng nếu $T\neq0$, vô lí. Vì vậy, $T=0$ hay $c=1$ hoặc $S=\{0\}$ như đã nói.

 

Trở lại bải toán. Giả sử rằng $f$ không thỏa mãn $f(x)=0\Leftrightarrow x\neq0$.

$P(2019,y)$ cho ta $f(2019+yf(2019))=f(2019)$ với mọi $y\in\mathbb{R}$. Nếu $f(2019)\neq0$, $2019+yf(2019)$ chạy trên $\mathbb{R}$ khi $y$ thay đổi trên $\mathbb{R}$ thì $f=f(2019)$, trái giả thiết nên $f(2019)=0$.

$P(x,1)$ dẫn đến $f(x+f(x))=f(2019)=0$.

$P(x+f(x),y)$ thì $f((x+f(x))y)=f(2019y)$ với mọi $x,y\in\mathbb{R}$.

Theo bổ đề trên, $x+f(x)=2019$ với mọi $x\in\mathbb{R}$ hay $f(x)=2019-x$ với mọi $x\in\mathbb{R}$; hoặc $f(x)=0\Leftrightarrow x\neq0$.

Thử lại ta có tất cả hàm trên đều thỏa.

 

p/s: bài này mình dịch từ AOPS, khá hay.