证明:若任意x,y∈R,有f(x+y)=f(x)+f(y),且f(x)在0连续,则函数f(x)在R连续,且f(x)=ax,其中a=f(1)是常数

作者&投稿:占歪 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
证明:若任意x,y∈R,有f(x+y)=f(x)+f(y),且f(x)在0连续,则函数f(x)在R连续,且f(x)=ax,其中a=f(1)是常数~

显然f(0)=0.
由f(x+y)-f(x)=f(y)-f(0)以及f在0点的连续性知f在任意一点x连续。
令a=f(1)。归纳可得f(nx)=nf(x),n为整数。
于是f(n)=an, f(1/n)=a/n,令x=1/m得f(n/m)=an/m。
从而f(x)=ax对有理数成立,由连续性知对任意x∈R成立。

(1)令x=y=0,则有f(0)=2f(0)⇒f(0)=0.
令y=-x,则有f(0)=f(x)+f(-x)=0,
2)由(1)知(-x)=-f(x),
∴f(x)是奇函数.
(3)任取x1<x2,则x2-x1>0.⇒f(x2-x1)<0.
∴f(x1)-f(x2)=f(x1)+f(-x2)=f(x1-x2)=-f(x2-x1)>0,
∴f(x1)>f(x2),
∴y=f(x)在R上为减函数.
f(x²-1)+f(x)=f(x²+x-1)>f(-1)=-f(1)=2

x²-1+x<-1. -1<x<0

首先证明: 对任意整数n与实数x, 有f(nx) = nf(x).
对n用数学归纳法.
在条件中代入x = y = 0可得f(0) = 0, 即n = 0时结论成立.
假设n = k时结论成立, 取y = kx, 由条件得:
f((k+1)x) = f(x)+f(kx) = f(x)+kf(x) = (k+1)f(x), 即n = k+1时结论也成立.
由数学归纳法原理, 结论对任意自然数n成立.
而当n为负整数, 由0 = f(0) = f(nx)+f(-nx) = f(nx)-nf(x)得f(nx) = nf(x), 结论同样成立.
因此对任意整数n与实数x, 有f(nx) = nf(x).

当x为有理数, 可设x = m/n, 其中m, n为整数.
于是nf(x) = f(nx) = f(m) = mf(1) = am, 得f(x) = am/n = ax.
即f(x) = ax对任意有理数成立.
如果证明了f(x)的连续性, 则对任意实数x, 取有理数数列{x[n]}收敛到x,
可得f(x) = lim{n → ∞} f(x[n]) = lim{n → ∞} ax[n] = ax, 即得结论.
因此只需证明f(x)的连续性.

f(x)在0连续, 即lim{x → 0} f(x) = f(0) = 0,
也即对任意ε > 0, 存在δ > 0, 使得|x| < δ时成立|f(x)| < ε.
于是对任意实数x0, 当|x-x0| < δ时成立|f(x)-f(x0)| = |f(x-x0)| < ε.
即得lim{x → x0} f(x) = f(x0), f(x)在x0处连续.
由x0的任意性, f(x)在R上连续.


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