1) Tìm tất cả các hàm số f : R \Rightarrow R thoả mãn điều kiện :
[TEX] \large f(x+f(y)) = f^4(y)+4x^3 f(y)+6x^2 f^2(y)+ 4xf^3(y)+ f(-x) \forall x \in R[/TEX]
Lời giải của tớ:
Đầu tiên ta đưa pt trở về dạng
[TEX]f\left( {x + f\left( y \right)} \right) = \left[ {x + f\left( y \right)} \right]^4 + f\left( { - x} \right) - x^4[/TEX] với mọi x,y thuộc R
Cho x=0 ta được
[TEX]f\left( {f\left( y \right)} \right) = \left( {f\left( y \right)} \right)^4 + f\left( 0 \right)[/TEX] với mọi y thuộc R
Gọi tập giá trị của f(x) là tập D như vậy ta có
[TEX]f\left( t \right) = t^4 + f\left( 0 \right),\forall t \in D[/TEX] xét f(x) đồng nhất với hằng số suy ra f(x)=0 mọi x thuộc R thỏa mãn, xét f(x) không đồng nhất với 0, việc ta cần làm là mở rộng cái công thức trên trên toàn miền R chứ ko phải nguyên trong D nữa
Ta có thay y=0 vào công thức trên và đặt f(0)=a ta có [TEX]f\left( a \right) = a^4 + a[/TEX] suy ra D khác rỗng vì nó chứa ít nhất một phần tử là a.
thay x bởi -x trong (1) cho dễ nhìn ta dược
[TEX]f\left( { - x + f\left( y \right)} \right) = \left[ { - x + f\left( y \right)} \right]^4 + f\left( x \right) - x^4 [/TEX] với mọi x;y thuộc R hay biến đổi về dạng
[TEX]f(f\left( y \right) - x) - (f\left( y \right) - x)^4 - a = f\left( x \right) - x^4 - a (1)[/TEX]
Bước 1: chứng minh tập D chứa 1 khoảng (m;n) nào đó
Giả sử ngược lại tập D không chứa một khoảng (m;n) đủ nhỏ nào cả nhưng mà D khác rỗng vì nó chứa điểm a, gọi d là một điểm thuộc D
[TEX]f\left( {f\left( d \right)- x} \right) - f(x) = \left( { - x + f\left( d \right)} \right)^4 - x^4 [/TEX]
ta thấy vế phải quét toàn R vì nó là hàm bậc 3 có hệ số của x^3 khác 0 do đó ta có
f(f(d)-x)-f(x)=g(x) quét toàn R, (g(x) liên tục) và do f(x) có các giá trị rời rạc nên suy ra trên tồn tại một khoảng (m';n') đủ nhỏ sao cho các giá trị của f(x) không thuộc khoảng này, tiếp theo ta thấy rằng f(x) có các giá trị rời rạc cho nên f(d-x)-f(x) nếu có giá trị trong khoảng đủ nhỏ (m';n') thì cũng là hữu hạn (cái này sẽ chứng minh ở cuối cho dễ nhìn) điều đó là vô lý bởi vì g(x) liên tục trên R tức là nó liên tục trên (m';n') do đó g(x) có vô số gía trị trong (m';n')
Tóm lại ta đã chứng minh được tập giá trị của f(x) là D chứa một khoảng (m;n) đủ nhỏ
tức là với x thuộc (m;n) ta luôn có [TEX]f(x) = x^4 + a[/TEX] (2)
Bước 2. "Lấp" khoảng [TEX]( - \frac{{n - m}}{2};\frac{{n - m}}{2})[/TEX]
giữ nguyên [TEX]x = \frac{{m + n}}{2}[/TEX]và cho f(y) chạy từ m đến n trong (1)ta thu được
[TEX]f\left( x \right) = x^4 + a[/TEX] với [TEX]x \in ( - \frac{{n - m}}{2};\frac{{n - m}}{2})[/TEX]
Bước 3 lấp đầy R, cho x chạy trong [TEX]( - \frac{{n - m}}{2};\frac{{n - m}}{2})[/TEX] và cho f(y) chạy trong (m;n) ta được [TEX]m - \frac{{n - m}}{2}< f(y) - x < n + \frac{{n - m}}{2}[/TEX] tức là khoảng giá trị của [TEX]f\left( x \right) = x^4 + a[/TEX] đã được mở rộng về hai phía của (m;n)( là khoảng [TEX](m - \frac{{n - m}}{2};n + \frac{{n - m}}{2})[/TEX] bằng quy nạp ta dễ Cm được đẳng thức [TEX]f\left( x \right) = x^4 + a[/TEX] đúng với mọi x thay vào ra giá trị của a là số bất kỳ
KL f(x)=x^4+k trong đó k bất kỳ
p/s anh em xem có chỗ nào sai sót ko, tớ nghĩ cái cần chứng minh nhất là cái đoạn hàm có tập nghiệm rời rạc
mấu chốt bài toán nằm ở chỗ f(x) liên tục ko mà vẫn chưa Cm đc hẳn, ai giỏi chứng minh hộ cái chữ nghiêng