MATHEMATICAL OLYMPIAD ARCHIVE

代表選考合宿 2019
問題 4

DIFFICULTY2
代表選考合宿 2019 問題4の日本語問題文

PROBLEM WORKSPACE

ヒント

PUBLIC
ヒント 1

f(a)=1f(a)=1 なる aa の存在を示しましょう.

ヒント 2

f(x)f(x) は有理数の 22 乗であることを示しましょう.

略解

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a=1f(1)2a=\dfrac{1}{f(1)^2} とすると,x=a,y=1x=a,y=1 を考えることで f(a)=1f(a)=1 を得る.与式に y=ay=a を代入して f(x2)=f(x)2f(x^2)=f(x)^2 がわかるので,xxxf(y)xf(y) として与式を用いることで

f(xf(y))2=f(x)2f(y)f(xf(y))^2=f(x)^2f(y)

を得る.よって任意の有理数 xx に対して f(x)=g1(x)2f(x)=g_1(x)^2 なる関数 g1:QQg_1:\mathbb{Q}\to \mathbb{Q} が存在する.この議論を繰り返すことで,任意の正整数 nn に対して f(x)=gn(x)2nf(x)=g_n(x)^{2^n} なる関数 gn:QQg_n:\mathbb{Q}\to \mathbb{Q} の存在がいえるので,f(x)=1f(x)=1 が必要であり,これは十分条件でもある.以上より求める関数は f(x)=1f(x)=1 のみ.

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