Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела функции
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#137269

Найдите все непрерывные на всей числовой оси функции, удовлетворяющие тождеству 4f(x+ y)=f(x)f(y)  и условию f(1)=12.

Источники: Бельчонок - 2024, вариант 1, 10.5 (см. dovuz.sfu-kras.ru)

Показать ответ и решение

Сначала докажем, что f(x)≥ 0.  Действительно,

        (x )2
4⋅f(x)= f 2   ≥0

Подставив в условие задачи x= y = 0,  получим

4⋅f(0)=f(0)⋅f(0)

Тогда f(0)= 0  или f(0)=4.  В случае f(0)= 0  получаем

4⋅f(x +0)= f(x)⋅f(0)

Получим f(x)= 0  для любого x,  что неверно. Значит, f(0)= 4.  Подставляя y = 1,  получаем

4⋅f(x +1)= f(x)⋅f(1)

Значит, f(x +1)= 3⋅f(x).  Тогда для любого натурального n  верно

f(n)= f(0)⋅3n =4 ⋅3n

Докажем по индукции следующую формулу:

f(x1+ ...+ xn)= 41n−1 ⋅f(x1)⋅...⋅f(xn)

База: при n = 1

f(x1)= -10 ⋅f(x1)= f(x1)
      4

Переход: пусть верно для n,  хотим доказать, что для n+ 1  выполняется равенство

f(x1+ ...+ xn +xn+1)= -1⋅f(x1)⋅...⋅f(xn)⋅f(xn+1)
                    4n

Пусть x +...+ x = k,
1       n  тогда

4⋅f(k+xn+1)= f(k)⋅f(xn+1)

f(k +x   )= 1⋅f(k)⋅f(x   )
     n+1   4        n+1

Поскольку k= x + ...+ x ,
    1       n

                    1
f(x1+...+xn +xn+1)= 4 ⋅f(x1+...+xn)⋅f(xn+1)

По предположению индукции

                    1   1
f(x1+ ...+xn +xn+1)= 4 ⋅4n−1 ⋅f(x1)⋅...⋅f(xn)⋅f(xn+1)

f(x1+ ...+ xn +xn+1)= -1n ⋅f(x1)⋅...⋅f(xn)⋅f(xn+1)
                    4

Итак, мы доказали данную формулу. В частности,

      (         )        ( (  ))n
f(1)= f  1+ ...+ 1  = -1n−-1 ⋅ f 1
        n      n    4        n

Значит,

f(1)n = 3⋅4n
  n

Тогда для всех натуральных n  верно

 ( 1)     1
f n  = 4⋅3n

Отсюда для натуральных m  и n

 (  )   (         )        ( (  ))m
f m- = f -1+ ...+ 1  = m1−1 ⋅ f 1    = -m1−1 ⋅4m ⋅3mn-
  n      n       n    4        n      4

Теперь разберемся с отрицательными дробями:

          ( m-  m)    (m)   ( m-)
4⋅f(0) =4⋅f  n − n  =f  n  ⋅f −n

Тогда

  ( m )     − m
f  −n- = 4⋅3 n

Следовательно, функция f(x)= 4⋅3x  определена для всех рациональных чисел. Она непрерывна, а если две функции совпадают для всех рациональных чисел, то они совпадают на всей вещественной оси.

Ответ:

 f(x)= 4⋅3x

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное онлайн-обучение

Для школьников из приграничных территорий России, проживающих в ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Курской, Брянской областях и Крыму.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ, ОГЭ и олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!