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設(shè)f(x)處處連續(xù),對(duì)于任意x,y均滿足f(x+y)=f(x)f(y)恒成立,且f"(0)=1,求f(x)所滿足的一階微分方程并求f(x)表達(dá)式。
參考答案:
答案:由題意知,函數(shù)f(x)處處連續(xù),并且對(duì)于任意的x和y,滿足函數(shù)方程f(x+y)=f(x)f(y),且f(0)=1。 首先,我們可以利用函數(shù)方程來找出f(x)的性質(zhì)。令x=y=0,我們得到: f(0+0)=f(0)f(0) f(0)=f(0)^2 由于f(0)不為0(否則f(x)將恒為0,這與f(0)=1矛盾),我們可以得出f(0)=1。 接下來,令y=-x,我們得到: f(x-x)=f(x)f(-x) f(0)=f(x)f(-x) 由于f(0)=1,我們有: f(x)f(-x)=1 f(-x)=1/f(x) 現(xiàn)在,我們來求f(x)的導(dǎo)數(shù)。令y趨向于0,我們得到: f(x+0)=f(x)f(0) f(x)=f(x)*1 這個(gè)結(jié)果是平凡的,因?yàn)樗鼘?duì)所有x都成立。為了得到f(x)的導(dǎo)數(shù),我們需要對(duì)函數(shù)方程兩邊關(guān)于x求導(dǎo)。令y為一個(gè)常數(shù),我們對(duì)f(x+y)關(guān)于x求導(dǎo),得到: d/dx [f(x+y)] = d/dx [f(x)f(y)] 由于y是常數(shù),所以f(y)也是常數(shù),因此: f'(x+y) = f'(x)f(y) 現(xiàn)在,我們令y=0,得到: f'(x) = f'(x)f(0) 由于f(0)=1,我們有: f'(x) = f'(x) 這個(gè)結(jié)果告訴我們f'(x)是常數(shù),設(shè)為C。因此,f(x)的導(dǎo)數(shù)是常數(shù)C?,F(xiàn)在我們可以寫出f(x)的微分方程: f'(x) = C 由于f(0)=1,我們可以得出f(x)的表達(dá)式。因?yàn)閒'(x)是常數(shù),所以f(x)是線性函數(shù): f(x) = Cx + f(0) f(x) = Cx + 1 由于f(x)必須滿足原來的函數(shù)方程f(x+y)=f(x)f(y),我們可以將Cx+1代入檢驗(yàn): (Cx+1)(Cy+1) = C(x+y) + 1 Cx*Cy + Cx + Cy + 1 = Cx + Cy + 1 這個(gè)等式對(duì)于所有的x和y都成立,只要C滿足C=C^2。這意味著C必須是0或1。由于f(0)=1,C不能為0,因此C必須為1。 因此,f(x)的表達(dá)式為: f(x) = x + 1 并且f(x)滿足的一階微分方程為: f'(x) = 1
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