Maths Olympiad Prep

Library / /13 of 61

Algebra Difficulty 5.1 AIME, harder Prove it Ukraine

Find all functions f:RRf : \mathbb{R} \to \mathbb{R} such that for all x,y,zRx, y, z \in \mathbb{R}
f(xy)+f(xz)f(x)f(yz)+1. f(xy) + f(xz) \geq f(x)f(yz) + 1.

Solution

Покладемо у вихідній нерівності x=y=z=0x = y = z = 0. Тоді (f(0)1)20(f(0) - 1)^2 \le 0, тобто f(0)=1f(0) = 1.

Візьмемо y=z=0y = z = 0 і одержимо, що f(0)+f(0)f(x)f(0)+1f(0) + f(0) \ge f(x)f(0) + 1. Звідси f(x)1f(x) \le 1 для всіх xRx \in \mathbb{R}.

Якщо x=y=z=1x = y = z = 1, то (f(1)1)20(f(1) - 1)^2 \le 0, f(1)=1f(1) = 1.

Для y=z=1y = z = 1 маємо: f(x)+f(x)f(x)f(1)+1f(x) + f(x) \ge f(x)f(1) + 1, f(x)1f(x) \ge 1, xRx \in \mathbb{R}.

Ми встановили, що для всіх xRx \in \mathbb{R} f(x)=1f(x) = 1.

Перевірка показує, що така функція задовольняє умову задачі.

Want a route through all this instead of an archive? The track puts 2,000 problems in a working order, from AMC 10 level to the IMO shortlist.

Source: MathNet, licensed CC-BY-4.0. Statement and solution reproduced as published; topic and difficulty added by this site.