【菲赫金哥爾茨微積分學(xué)教程精讀筆記Ep129】一個(gè)函數(shù)方程的解
所謂函數(shù)方程,就是指包含自變量和未知函數(shù)的方程,方程的解是一個(gè)函數(shù)。
今天看一個(gè)函數(shù)方程的例子,這個(gè)例子本身很有趣。
74一個(gè)函數(shù)方程的解

f(x+y)=f(x)+f(y),按照從簡單到復(fù)雜的順序分析——
解:線性齊次函數(shù)f(x)=cx(c=常數(shù))


證明:歸納法得出——
f(x1+x2+……+xn)
=f(x1)+f(x2+……+xn)
=f(x1)+f(x2)+…f(xn),記為(*)式。
part1:當(dāng)c為正有理數(shù)的情況——
由(*)式得:f(x+x+……+x)=f(nx)=nf(x);
由1得:f(n(x/n))=nf(x/n),即f(x/n)=f(x)/n;
由1、2得:f(mx/n)=f(mx)/n=(m/n)f(x).

part2:當(dāng)c為0的情況——
f(0+0)=f(0)+f(0),滿足方程,即f(0)=0.

part3:當(dāng)c為負(fù)有理數(shù)的情況——
0=f(0)=f(x+(-x))=f(x)+f(-x),f(-x)=-f(x);
由1:f(-nx)=-f(nx)=-nf(x);
f(-x/n)=-f(x/n)=-f(x)/n;
f(-mx/n)=-f(mx/n)=-mf(x)/n.
總結(jié):對于有理數(shù)r,f(rx)=rf(x)。

檢驗(yàn):將x=1,c=f(1)代入f(rx)=rf(x),得——
f(r)=f(r*1)=rf(1)=cr,即c為有理數(shù)時(shí),上述解成立。

part4:當(dāng)c為無理數(shù)的情況——
ρ為任意無理數(shù),則可以用十進(jìn)小數(shù)數(shù)列{rn}逼近它,ρ=a0+a1/10+a2/10^2+…+an/10^n…,其中ak為0到9中的任意整數(shù),k=1,2,……——
r1=a0+a1/10,
r2=a0+a1/10+a2/10^2,
……
rn=a0+a1/10+a2/10^2+…+an/10^n,
……;
rn為有理數(shù),則f(rn)=crn,limf(rn)=clim rn=f(lim rn)=f(ρ)=cρ,即該函數(shù)在c為無理數(shù)時(shí)也成立。


總結(jié):對于任意實(shí)數(shù)f(x)=cx(c為常數(shù)),為原方程的解。
到這里!