Các phương pháp giải phương trình hàm thường dùng

1 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢI PHƯƠNG TRÌNH HÀM THƯỜNG DÙNG Phương pháp 1: Hệ số bất ñịnh. Nguyên tắc chung: +) Dựa vào ñiều kiện bài toán, xác ñịnh ñược dạng của f(x), thường là f(x) = ax + b hoặc f(x) = ax2+ bx + c. +) ðồng nhất hệ số ñể tìm f(x). +) Chứng minh rằng mọi hệ số khác của f(x) ñều không thỏa mãn ñiều kiện bài toán. Ví dụ 1: Tìm :f R R→ thỏa mãn: ( )( ) ( ) ( ), 1f x f y x xy f x x y R+ = + ∀ ∈ . Lời giải: Thay 1x y R =  ∈ vào (18) ta ñược: ( )( ) ( ) ( )1 1f f y y f a+ = + . Thay ( )1 1y f= − − vào (a) suy ra: ( )( )( )1 1 1 1f f f− − + = − . ðặt ( )( )1 1 1a f f= − − + ta ñược: ( ) 1f a = − . Chọn y a x R =  ∈ ta ñược: ( )( ) ( ) ( ) ( )0f x f a x xa f x xa f x f+ = + ⇒ + = . ðặt ( ) ( )0f b f x a x b= ⇒ = − + . Thế vào (1) và ñồng nhất hệ số ta ñược: ( ) ( ) 2 11 1 0 a f x xa a ab a a f x x b  = = = ⇒ ⇒= −   − − = − = −   = . Vậy có hai hàm số cần tìm là ( )f x x= và ( )f x x= − . Ví dụ 2: Tìm :f R R→ thỏa mãn: ( )( ) ( )( ) ( ), 2f f x y y f x f y x y R+ = − ∀ ∈ . Lời giải: Cho ( )( ) ( )0; : (2) 0y x R f f x x R a= ∈ ⇒ = ∀ ∈ . Cho ( ) ( )( )( ) ( ) ( )': (2) 0x f y f f f y y y f a= ⇒ + = . ( ) ( ) ( ) ( )' 0a a f y y f+ ⇒ = . ðặt ( ) ( )0f a f y ay y R= ⇒ = ∀ ∈ . Thử lại (2) ta ñược: ( ) ( )2 2 2 0 ,a x y a y x y x y R+ + − = ∀ ∈ ( )0 0a f x x R⇔ = ⇒ = ∀ ∈ . Vậy có duy nhất hàm số ( ) 0f x = thỏa mãn bài toán. Ví dụ 3: Tìm , :f g R R→ thỏa mãn: ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 2 , 1 f x g x f y y x y R a f x g x x x R b − = − ∀ ∈  ≥ + ∀ ∈ . Lời giải: Cho x y R= ∈ khi ñó ( ) ( ) ( )a f x g x x⇒ = − .Thay lại (a) ta ñược: 2 ( ) ( )2 2 ,g x x y g y x y R= − + ∀ ∈ (c). Cho 0;y x R= ∈ : từ (c) ta ñược: ( ) ( )2 0g x x g= + . ðặt ( )0g a= ta ñược: ( ) ( )2 ,g x x a f x x a= + = + . Thế vào (a), (b) ta ñược: (a), (b) ⇔ ( )( ) ( ) 2 2 2 1 x a x a x R x a x a x + = + ∀ ∈ + + ≥ + ( )2 22 3 1 1 0x a x a x R⇔ + − + − ≥ ∀ ∈ ( )23 0 3a a⇔ − ≤ ⇔ = . Vậy ( ) ( )3 ; 2 3f x x g x x= + = + . Ví dụ 4: ða thức f(x) xác ñịnh với x∀ ∈ℝ và thỏa mãn ñiều kiện: 22 ( ) (1 ) ,f x f x x x+ − = ∀ ∈ℝ (1). Tìm f(x). Lời giải: Ta nhận thấy vế trái của biểu thức dưới dấu f là bậc nhất: x, 1 – x vế phải là bậc hai x2. Vậy f(x) phải có dạng: f(x) = ax2 + bx + c. Khi ñó (1) trở thành: 2(ax2 + bx + c) + a(1 – x)2 + b(1 – x) + c = x2 x∀ ∈ℝ do ñó: 3ax2 + (b – 2a)x + a + b + 3c = x2, x∀ ∈ℝ ðồng nhất các hệ số, ta thu ñược: 1 33 1 22 0 3 3 0 1 3 a a b a b a b c c  = =    − = ⇔ =   + + =  = −  Vậy: 21( ) ( 2 1) 3 f x x x= + − Thử lại ta thấy hiển nhiên f(x) thỏa mãn ñiều kiện bài toán. Ta phải chứng minh mọi hàm số khác f(x) sẽ không thỏa mãn ñiều kiện bài toán: Thật vậy giả sử còn hàm số g(x) khác f(x) thỏa mãn ñiều kiện bài toán. Do f(x) không trùng với g(x) nên 0 0 0: ( ) ( )x g x f x∃ ∈ ≠ℝ . Do g(x) thỏa mãn ñiều kiện bài toán nên: 22 ( ) (1 ) ,g x g x x x+ − = ∀ ∈ℝ Thay x bởi x0 ta ñược: 20 0 02 ( ) (1 )g x g x x+ − = Thay x bởi 1 –x0 ta ñược: 20 0 02 (1 ) ( ) (1 )g x g x x− + = − Từ hai hệ thức này ta ñược: 20 0 0 0 1( ) ( 2 1) ( ) 3 g x x x f x= + − = ðiều này mâu thuẫn với 0 0( ) ( )g x f x≠ Vậy phương trình có nghiệm duy nhất là 21( ) ( 2 1) 3 f x x x= + − 3 Nhận xét: Nếu ta chỉ dự ñoán f(x) có dạng nào ñó thì phải chứng minh sự duy nhất của các hàm số tìm ñược. Ví dụ 5: Hàm số y = f(x) xác ñịnh, liên tục với x∀ ∈ℝ và thỏa mãn ñiều kiện: f(f(x)) = f(x) + x, x∀ ∈ℝ Hãy tìm hai hàm số như thế. Lời giải: Ta viết phương trình ñã cho dưới dạng f(f(x)) – f(x) = x (1). Vế phải của phương trình là một hàm số tuyến tính vì vậy ta nên giả sử rằng hàm số cần tìm có dạng: f(x) = ax + b. Khi ñó (1) trở thành: a( ax + b) + b – (ax + b) = x , x∀ ∈ℝ hay (a2 –a )x + ab = x, x∀ ∈ℝ ñồng nhất hệ số ta ñược: 2 1 5 1 51 1 5( ) .2 2 20 0 0 a a a a f x x ab b b  + − − = ±= =  ⇔ ∨ ⇒ =   =   = =  Hiển nhiên hai hàm số trên thỏa mãn ñiều kiện bài toán (việc chứng minh sự duy nhất dành cho người ñọc). Ví dụ 6: Hàm số :f →ℤ ℤ thỏa mãn ñồng thời các ñiều kiện sau: ) ( ( )) , (1) ) ( ( 2) 2) , (2) ) (0) 1 (3) a f f n n n b f f n n n c f = ∀ ∈ + + = ∀ ∈ = ℤ ℤ Tìm giá trị f(1995), f(-2007). Lời giải: Cũng nhận xét và lý luận như các ví dụ trước, ta ñưa ñến f(n) phải có dạng: f(n) = an +b. Khi ñó ñiều kiện (1) trở thành: 2 ,a n ab b n n+ + = ∀ ∈ℤ ðồng nhất các hệ số, ta ñược: 2 1 11 0 00 a aa b bab b = = − =   ⇔ ∨   = =+ =   Với 1 0 a b =  = ta ñược f(n) = n. Trường hợp này loại vì không thỏa mãn (2). Với 1 0 a b = −  = ta ñược f(n) = -n + b. Từ ñiều kiện (3) cho n = 0 ta ñược b = 1. Vậy f(n) = -n + 1. Hiển nhiên hàm số này thỏa mãn ñiều kiện bài toán. Ta phải chứng minh f(n) = -n +1 là hàm duy nhất thỏa mãn ñiều kiện bài toán: Thật vậy giả sử tồn tại hàm g(n) khác f(n) cũng thỏa mãn ñiều kiện bài toán. Từ (3) suy ra f(0) = g(0) = 1, f(1) = g(1) = 0. Sử dụng ñiều kiện (1) và (2) ta nhận ñược: g(g(n)) = g(g(n+2)+2) n∀ ∈ℤ . 4 do ñó g(g(g(n))) = g(g(g(n+2)+2)) n∀ ∈ℤ Hay g(n) = g(n+2)+2 n∀ ∈ℤ . Giả sử n0 là số tự nhiên bé nhất làm cho 0 0( ) ( )f n g n≠ Do f(n) cũng thỏa mãn (4) nên ta có: 0 0 0 0 0 0 ( 2) ( ) 2 ( ) 2 ( 2) ( 2) ( 2) g n g n f n f n g n f n − = + = + = − ⇔ − = − Mâu thuẫn với ñiều kiện n0 là số tự nhiên bé nhất thỏa mãn (5). Vậy f(n) = g(n), n∀ ∈ℕ Chứng minh tương tự ta cũng ñược f(n) = g(n) với mọi n nguyên âm. Vậy f(n) = 1 – n là nghiệm duy nhất. Từ ñó tính ñược f(1995), f(-2007). BÀI TẬP Bài 1: Tìm tất cả các hàm số :f →ℝ ℝ thỏa mãn ñiều kiện: 2( ) ( ) 2 ( ) (1 ) 2 (3 ), ,f x y f x y f x f y xy y x x y+ + − − + = − ∀ ∈ℝ . ðáp số: f(x) = x3. Bài 2: Hàm số :f →ℕ ℕ thỏa mãn ñiều kiện f(f(n)) + f(n) = 2n + 3, .n∀ ∈ℕ Tìm f(2005). ðáp số: 2006. Bài 3: Tìm tất cả các hàm :f →ℕ ℕ sao cho: 2 2( ( )) ( ( )) 3 3,f f n f n n n+ = + + .n∀ ∈ℕ ðáp số: f(n) = n + 1. Bài 4: Tìm các hàm :f →ℝ ℝ nếu: 1 1 8 23 5 , 0, ,1, 2 3 2 2 1 3 x xf f x x x x − −      − = ∀ ∉ −    + − −      ðáp số: 28 4( ) 5 xf x x + = Bài 5: Tìm tất cả các ña thức P(x) [ ]x∈ℝ sao cho: P(x + y) = P(x) + P(y) + 3xy(x + y), ,x y∀ ∈ℝ ðáp số: P(x) = x3 + cx. Phương pháp 2: phương pháp thế. 2.1. Thế ẩn tạo PTH mới: Ví dụ 1: Tìm f: R\{2} → R thỏa mãn: ( )22 1 2 1 1 1 xf x x x x +  = + ∀ ≠  −  . Lời giải: ðặt { } 1 2 1 \ 2 1 x x t MGT t R x ≠ +  = ⇒ =  −  (tập xác ñịnh của f). Ta ñược: 1 2 t x t + = − thế vào (1): ( ) 2 2 3 3( ) 2 2 tf t t t − = ∀ ≠ − . Thử lại thấy ñúng. 5 Vậy hàm số cần tìm có dạng ( ) 2 2 3 3( ) 2 xf x x − = − . Nhận xét: + Khi ñặt t, cần kiểm tra giả thiết xx D MGT t D ∈ ⊃ . Với giả thiết ñó mới ñảm bảo tính chất: “Khi t chạy khắp các giá trị của t thì x = t cũng chạy khắp tập xác ñịnh của f”. + Trong ví dụ 1, nếu f: R → R thì có vô số hàm f dạng: ( ) ( ) ( ) 2 2 3 3 2 2( ) 2 x x xf x a x  − ≠ −=   = (với a∈R tùy ý). Ví dụ 2: Tìm hàm f : ( ] ( ]; 1 0;1 R−∞ − ∪ → thỏa mãn: ( )2 2( 1) 1 1 2f x x x x x− − = + − ∀ ≥ . Lời giải: ðặt ( ) 2 2 22 0 1 1 1 x t t x x x x t x x t − ≥ = − − ⇔ − = − ⇔  − = − 2 2 2 2 11 2 2 x t x t t x x xt t x t ≥≥  ⇔ ⇔  + − = − + =   . Hệ có nghiệm x 2 1 2 t t t + ⇔ ≥ 1 0 1 t t ≤ − ⇔  < ≤ ( ] ( ]; 1 0;1t⇒ ∈ −∞ − ∪ . Vậy ( ] ( ] 1 ; 1 0;1 x MGT t D ≥ = = −∞ − ∪ . Với 2 1t x x= − − thì 2 1 11 ( )x x f t t t + − = ⇒ = thỏa mãn (2). Vậy 1( )f x x = là hàm số cần tìm. Ví dụ 3: Tìm f : R\ 2 ;3 3 R  →    thỏa mãn: ( )3 1 1 1, 2 3 2 1 x xf x x x x − +  = ∀ ≠ ≠ − + −  . Lời giải: ðặt ( )12 3 1 2\ ;3 2 3x x x t MGT t R x ≠ ≠ −   = ⇒ =   +   ⇒ 2 1 3 t x t + = − thế vào (4) ta ñược: 4( ) 3 2 tf t t + = − thỏa mãn (3). Vậy hàm số cần tìm là: 4( ) 3 2 xf x x + = − . Ví dụ 4: Tìm f : ( ) ( )0; 0;+ ∞ → + ∞ thỏa mãn: ( )( ( )) ( ( )) , 0; (4)x f x f y f f y x y= ∀ ∈ + ∞ . Lời giải: Cho y = 1, x ∈ ( )0;+ ∞ ta ñược: ( (1)) ( (1))x f x f f f= . Cho 1(1)x f= ta ñược: ( (1) 1 ( (1)) 1f f x f x f= ⇒ = 1( (1))f x f x ⇒ = . ðặt: 6 (1) . (1) ( ) ( )f at x f f t f t t t = ⇒ = ⇒ = (với (1)a f= ). Vì ( ) ( ) ( )0;(1) 0; 0;xf MGT t∈ +∞∈ + ∞ ⇒ = + ∞ . Vậy ( ) af x x = . Thử lại thấy ñúng ( )0a > . Hàm số cần tìm là: ( ) af x x = với ( )0a > . Ví dụ 5: Tìm hàm f: ( ) ( )0; 0;+ ∞ → + ∞ thỏa mãn: ( ) ( )1 3 3(1) ; ( ) ( ). ( ). , 0; 5 2 f f xy f x f f y f x y y x     = = + ∀ ∈ + ∞       . Lời giải: Cho x = 1; y = 3 ta ñược: ( ) 13 2 f = . Cho x = 1; ( )0;y ∈ + ∞ ta ñược: ( ) 3f y f y   =     . Thế lại (5) ta ñược: ( )( ) 2 ( ) ( ) , 0; (5')f xy f x f y x y= ∀ ∈ + ∞ . Thay y bởi 3 x ta ñược: ( ) ( ) ( )( ) 2 23 13 2 ) 2 f f x f f x x     = ⇒ =        . Thử lại thấy ñúng. Vậy hàm số cần tìm là: ( ) 1 2 0f x x= ∀ > . Ví dụ 6: Tìm hàm f: R → R thỏa mãn: ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )2 24 , 6x y f x y x y f x y xy x y x y R− + − + − = + ∀ ∈ . Lời giải: Ta có: ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )2 2 6 1 1 4 4 x y f x y x y f x y x y x y x y x y x y x y x y x y ⇔ − + − + − =   = + − − + + + − + + − − + − −                 ðặt u x y v x y = −  = + ta ñược: ( ) ( ) ( )( ) ( ) ( )( )2 214v f u u f v u v u v u v u v− = + − + − − ( ) ( ) 3 3v f u u f v u v v u⇒ − = − ( )( ) ( )( )3 3v f u u u f v v⇔ − = − + Với 0uv ≠ ta có: ( ) ( ) ( ) ( ) 3 3 3 * 3 , 0 f u u f v v f u u u v R a f u au u u u v u − − − = ∀ ∈ ⇒ = ⇒ = + ∀ ≠ . + Với 0; 0u v= ≠ suy ra: ( ) ( ) ( )3 30 0 0f u u f u u f− = ⇔ = ⇒ = . Hàm ( ) 3f u au u= + thỏa mãn ( )0 0f = . Vậy ( ) 3f u au u u R= + ∀ ∈ Hàm số cần tìm là: ( ) ( )3f x ax x a R= + ∈ . Thử lại thấy ñúng. 2.2. Thế ẩn tạo ra hệ PTH mới: 7 Ví dụ 1: Tìm hàm f: R → R thỏa mãn: ( ) ( ) ( )1 1f x x f x x x R+ − = + ∀ ∈ . Lời giải: ðặt t x= − ta ñược: ( ) ( ) ( )1 1f t t f t t t R− − = − + ∀ ∈ . Ta có hệ: ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 1 1 1 f x x f x x f x x f x f x x + − = + ⇒ = − + − = − + . Thử lại hàm số cần tìm là: ( ) 1f x = . Ví dụ 2: Tìm hàm số { }: \ 0,1f R R→ Thỏa mãn: ( ) ( )*1 1 2xf x f x x R x −  + = + ∀ ∈    . Lời giải: ðặt ( ) ( ) ( )1 11, 2 1xx f x f x x x − = ⇔ + = + . ðặt ( ) ( ) ( )12 1 2 1 1 1 1 , 2 1 1 x x f x f x x x x − = = ⇔ + = + − . ðặt ( ) ( ) ( )23 2 2 2 1 , 2 1xx x f x f x x x − = = ⇔ + = + . Ta có hệ ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 1 1 2 2 1 1 2 2 1 1 1 1 11 2 2 1 1 f x f x x x x xf x f x x f x x x x f x f x x + = +  + − +   + = + ⇒ = = + +   −  + = + . Thử lại thấy ñúng. Vậy hàm số cần tìm có dạng: ( ) 1 1 1 2 1 f x x x x   = + +  −  . Ví dụ 3: Tìm hàm số { }: \ 1;0;1f R R− → thỏa mãn: ( ) ( )12 1 1 3 1 x x f x f x x −  + = ∀ ≠ − +  . Lời giải: ðặt ( ) ( ) ( )1 11, 3 2 11 x x x f x f x x − = ⇒ + = + . ðặt ( ) ( ) ( )12 1 1 2 1 1 1 , 3 2 1 1 x x x f x f x x x − = = − ⇒ + = + . ðặt ( ) ( ) ( )23 2 2 3 2 1 1 , 3 2 1 1 1 x x x x f x f x x x − + = = ⇒ + = + − . ðặt ( ) ( ) ( )34 3 3 3 1 , 3 2 1 1 x x x x f x f x x − = = ⇒ + = + . Ta có hệ ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 1 2 1 1 2 2 2 3 3 3 2 1 2 1 4 1 5 12 1 2 1 x f x f x x f x f x x xf x x xx f x f x x f x f x + =  + = − + ⇒ = −+ =  + = . Thử lại thấy ñúng. 8 Vậy hàm số cần tìm là: ( ) ( ) 24 1 5 1 x xf x x x − + = − . BÀI TẬP 1) Tìm { }: \ 1f R R→ thỏa mãn: 211 1f x x R x   + = + ∀ ∈    . 2) Tìm : \ af R R b   − →    thỏa mãn: 2 4 1 b ax x af x bx a x b −  = ∀ ≠ − + +  (a, b là hằng số cho trước và 0ab ≠ ). 3) Tìm :f R R→ thỏa mãn: ( )( ) 22002 0 2002f x f x x R− = ∀ ∈ . 4) Tìm { }: \ 0f R R→ thỏa mãn: ( ) { }1 1 1 \ 0;1 2 1 f x f x R x x   + = ∀ ∈  −  . 5) Tìm { }: \ 1;0f R R± → thỏa mãn: ( )( ) { }1 64 \ 1 1 xf x f x x R x −  = ∀ ∈ − +  . 6) Tìm 2: \ 3 f R R  →    thỏa mãn: ( ) 2 22 996 3 2 3 xf x f x x x   + = ∀ ≠  −  . 7) Tìm { }: \ 1f R R± → thỏa mãn: 3 3 1 1 1 x xf f x x x x − +    + = ∀ ≠ ±   + −    . 8) Tìm :f R R→ thỏa mãn: ( ) ( ) 22 1f x f x x x R+ − = ∀ ∈ . 9) Tìm :f R R→ thỏa mãn: ( ) 2008 *1f x f x x R x   + = ∀ ∈    . 10) Tìm 1: \ 3 f R R ± →    thỏa mãn: ( ) 1 1 1 3 3 xf x f x x x −  + = ∀ ≠  −  . 11) Tìm :f R R→ thỏa mãn: ( ) ( ) 2 0af x f x x a a a x   + = ∀ ≠ >  −  . 12) Tìm { }, : \ 1f g R R→ thỏa mãn: ( ) ( )2 1 2 2 1 2 1 1 1 f x g x x xx xf g x x x + + + =  ∀ ≠     + =    − −    . Phương pháp 3: Phương pháp chuyển qua giới hạn. Ví dụ 1: Tìm hàm số :f R R→ liên tục, thỏa mãn: ( ) ( )2 3 1 3 5 x xf x f x R + = ∀ ∈    . Lời giải: ðặt ( ) ( ) ( )1 12 3; 13 5 x x f x f x x= ⇒ + = . ðặt ( ) ( ) ( )12 1 2 12 3; 13 5 x x f x f x x= ⇒ + = . 9 ðặt ( ) ( ) ( )*1 12 3, ; 13 5 n n n n n x x n N f x f x x+ += ∈ ⇒ + = . Ta có hệ ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 1 1 2 1 1 3 1 5 3 2 5 3 1 5n n n f x f x x f x f x x f x f x x n+  + =   + =     + = +  …… Nhân dòng phương trình thứ (i) với (-1)i+1 rồi cộng lại ta ñược: ( ) ( ) ( ) ( ) 2 2 1 3 2 2 21 1 * 5 3 3 3 n n nf x f x x+ +      + − = − + − + −           ⋯ . Xét ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )2 1 1 1lim 1 lim lim 0 f n n n nf x f x f x f+ + + + − = = =    l.tôc . Mặt khác (1) suy ra f(0) = 0 nên ( ) ( )2 1lim 1 0n nf x+ +− = . Lấy giới hạn hai vế của (*) ta ñược: ( ) 3 1 925 251 3 xf x x= = + . Thử lại thấy ñúng. Vậy hàm số cần tìm là: ( ) 9 25 xf x = . Ví dụ 2: Tìm hàm số f liên tục tại xo= 0 thỏa mãn: :f R R→ và ( ) ( ) ( )2 2 2f x f x x x R= + ∀ ∈ . Lời giải: ðặt 2t x= ta ñược: ( ) ( )'2 22 2 t tf t f t R = + ∀ ∈    . Xét dãy: * 1 1 1 , 2 1 2 n nt t n N t t +  = ∀ ∈   =  . Thay dãy {tn} vào (2’) ta ñược: ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 1 1 2 1 1 1 1 1 1 2 4 1 1 2 2 4 1 1 2 4n n n f t f t t f t f t t f t f t t n − −  = +   = +     = +  ⋯⋯ . Thế (n) vào ( ) ( )1 2n n− → − →⋯ ta ñược: ( ) ( ) ( ) ( ) ( )'1 21 21 1 1 1 *2 2 2 2n n nn n nf t f t f t f t t− −+= + + + +⋯ . 10 Thay 1 2 n nt t   =     vào (*’) ta ñược: ( ) ( ) ( )"2 4 21 1 1 1 *2 2 2 2nn nf t f t t  = + + + +  ⋯ . Vì f liên tục tại xo = 0 nên ( )1lim 02 nn f t   =    . Lấy giới hạn 2 vế (*”) suy ra: ( ) 3 tf t = . Thử lại thấy ñúng. Nhận xét: +) Nếu dãy {xn} tuần hoàn thì ta giải theo phương pháp thế rồi quy về hệ pt hàm. +) Nếu dãy {xn} không tuần hoàn nhưng f liên tục tại xo = 0 và {xn} → 0 thì sử dụng giới hạn như VD1. + Nếu {xn} không tuần hoàn, không có giới hạn thì phải ñổi biến ñể có dãy {tn} có giới hạn 0 và làm như ví dụ 1. BÀI TẬP 1) Tìm :f R R→ thỏa mãn: a) f liên tục tại xo = 0, b) ( ) ( ) , 2;n f nx f x nx n N n x R= + ∀ ∈ ≥ ∀ ∈ . 2) Tìm :f R R→ liên tục tại xo = 0, thỏa mãn: ( ) 103 3 3 xf x f x + =    . 3) Tìm :f R R→ liên tục tại xo = 0, thỏa mãn: ( ) ( ) ( ) *, , ,m f mx n f nx m n x m n N m n x R− = + ∀ ∈ ≠ ∀ ∈ . Phương pháp 4: Phương pháp xét giá trị. +) ðây là phương pháp cơ sở của mọi phương pháp khác. +) Khi vận dụng phương pháp cần chú ý sử dụng kết quả vừa có ñược. Ví dụ 1: Tìm :f R R→ thỏa mãn: ( ) ( )( ) ( ) ( ) ( ) 0 , a f x x R b f x y f x f y x y R ≥ ∀ ∈  + ≥ + ∀ ∈ . Lời giải: Cho 0 0 x y =  = suy ra ( ) ( ) ( ) ( ) 0 0 0 0 0 2 0 f ff f ≥ ⇒ = ≥ . Cho ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 0 0 0, 0 0, 0 f f x f x f x f x y x f x f x f x f x ≥ + − + − ≤   = − ⇒ ⇒  ≥ − ≥ ≥ − ≥   ( ) ( ) 0 f x f x x R⇒ = − = ∀ ∈ . Vậy ( ) 0f x = . Thử lại thấy ñúng. Ví dụ 2: Tìm :f R R→ thỏa mãn: ( ) ( ) ( ) ( ) ( )1 1 1 , , 2 2 2 4 f xy f yz f x f yz x y z R+ − ≥ ∀ ∈ . Lời giải: 11 Cho , 1x z y= = ta ñược: ( ) ( )( ) ( ) ( ) 2 2 1 1 10 4 2 2 f x f x f x f x − ≥ ⇔ − ≤ ⇔ =    . Thử lại thấy ñúng. Ví dụ 3: Tìm :f R R→ thỏa mãn: ( ) ( ){ } ( )ax 3 y R f x M xy f y x R ∈ = − ∀ ∈ . Lời giải: ( ) ( ) ( )3 ,f x xy f y x y R⇒ ≥ − ∀ ∈ . Cho ( ) ( ) 2 2 t x y t R f t t R a= = ∈ ⇒ = ∀ ∈ . Từ (a) suy ra: ( ) ( ) 2 2 2 21 2 2 2 2 y x x xy f y xy x y− ≤ − = − − ≤ ( ) ( ){ } ( )2ax 2y R xf x M xy f y x R b ∈ ⇒ = − ≤ ∀ ∈ ( ) ( ) ( ) 2 2 x a b f x+ ⇒ = . Thử lại thấy ñúng. Ví dụ 4: Tìm :f R R→ thỏa mãn: ( ) ( ) ( ) ( )2008 , 4x yf x y f x f y x y R++ ≥ ≥ ∀ ∈ . Lời giải: Cho ( ) ( )( ) ( )20 0 0 1 0 1x y f f f= = ⇒ ≥ ≥ ⇒ = . Cho ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 11 0 1 1x y R f f x f x f x f x f x x R af x= − ∈ ⇒ = ≥ − ≥ ⇒ − = ⇒ = ∀ ∈− . Cho ( ) ( )( ) ( ) 2008 0 0; 2008 2008 0 x x x f x y x R f x b f x −  ≥ > = ∈ ⇒ ≥ ⇒ − ≥ > . Theo ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 1 1 2008 2008 x x a b f x cf x −+ ⇒ = ≤ =− . ( ) ( ) ( ) 2008 xb c f x+ ⇒ = . Thử lại thấy ñúng. Ví dụ 5: Tìm [ ] [ ]: ; ;f a b a b→ thỏa mãn: ( ) ( ) [ ], ;f x f y x y x y a b− ≥ − ∀ ∈ (a < b cho trước) (5). Lời giải: Cho ( ) ( ) ( );x a y b f a f b a b b a a= = ⇒ − ≥ − = − . vì ( ) ( ) [ ], ;f a f b a b∈ nên ( ) ( ) ( ) f a f b a b b a b− ≤ − = − . 12 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) f a a f b b a b f a f b b a f a b f b a  =  = + ⇒ − = − ⇔  =  = . +) Nếu ( )( ) f a a f b b =  = thì: Chọn [ ] ( ) ( ); ; y b x a b f x x c= ∈ ⇒ ≤ . Chọn [ ] ( ) ( ); ; y a x a b f x x d= ∈ ⇒ ≥ . ( ) ( ) ( )c d f x x+ ⇒ = . +) Nếu ( )( ) f a b f b a =  = thì: Chọn [ ]; ;y b x a b= ∈ rồi chọn [ ]; ;y a x a b= ∈ như trên ta ñược: ( )f x a b x= + − . Thử lại thấy ñúng. Nhận xét: +) Từ VD1 → VD5 là các BPT hàm. Cách giải nói chung là tìm các giá trị ñặc biệt – có thể tính ñược trước. Sau ñó tạo ra các BðT “ngược nhau” về hàm số cần tìm ñể ñưa ra kết luận về hàm số. +) Việc chọn các trường hợp của biến phải có tính “kế thừa”. Tức là cái chọn sau phải dựa vào cái chọn trước nó và thử các khả năng có thể sử dụng kết quả vừa có ñược. Ví dụ 6: Tìm :f R R→ thỏa mãn: ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )0 ; ,2 6 2 cos , f a f b a b f x y f x y f x y x y R pi   = =      + + − = ∀ ∈ cho tr−íc . Lời giải: Cho ; 2 y x Rpi= ∈ ta ñược: ( )0 2 2 f x f x api pi   + + − =        . Cho 0;x y R= ∈ ta ñược: ( ) ( ) ( )2 cosf y f y a y b+ − = . Cho ; 2 x y Rpi= ∈ ta ñược: ( )2 cos 2 2 f y f y b y cpi pi   + + − =        . 13 ( ) ( ) ( ) 0 2 2 2 cos 2 2 2 2 cos 2 2 f x f x a b c f x f x a x f x f x b x pi pi pi pi pi pi pi      + + − =               + + ⇒ − + − = −                  + + − =         . Giải hệ ta ñược: ( ) cos sinf x a x b x= + . Thử lại thấy ñúng. Ví dụ 7: Tìm :f R R→ thỏa mãn: ( ) ( ) ( ) ( )sin sin , 7f x f y f x y x y x y R= + + ∀ ∈ . Lời giải: Ta thấy ( ) cosf x x= là một hàm số thỏa mãn. Cho ( )( ) ( ) ( )( ) 2 0 00 0 0 0 1 f x y f f f = = = ⇔ = ⇔  = . Nếu ( )0 0f = thì: Cho ( ) ( )0; 0 0y x R f x f x R= ∈ ⇒ = − = ∀ ∈ . Thử lại ta ñược: sin sin 0 ,x y x y R= ∀ ∈ ⇒vô lý. Vậy ( ) 0f x = không là nghiệm (7). Nếu ( )0 1f = thì cho ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )2 2 21 sin cos cos x y f x f x x x f x f x x a= − ⇒ − = + − = ⇒ − = . Cho 0 2 2 0 2 f x f pi pi pi    =   = ⇒    − =     . Nếu 0 2 f pi  =    thì: Cho ; 2 x y Rpi= ∈ thế vào (7) suy ra: ( )sin 0 cos 2 f y y f y y y Rpi + + = ⇒ = ∀ ∈    . Thử lại thấy ñúng. Nếu 0 2 f pi − =    tương tự như trên ta ñược: ( ) cosf y y y R= ∀ ∈ . Vậy hàm số cần tìm là: ( ) cosf x x= . Ví dụ 8: Tìm , :f g R R→ thỏa mãn: ( ) ( ) ( ) ( ) ( )cos , 8f x f y x y g x y x y R− = + − ∀ ∈ . Lời giải: Chọn ( ) ( ) ( ) ( ); 8 0 2 2 2 x y y R f y f y f y f y api pi pi   = − ∈ ⇒ − − = ⇔ − =        . Chọn ( ) ( ) ( ); 8 sin 2 . 2 2 2 x y y R f y f y y g bpi pi pi   = + ∈ ⇒ + − = −        . 14 ( ) ( ) ( )sin 2 . 2 2 2 a b f y f y y g cpi pi pi     + ⇒ + − − = −            . Theo (8): ( ) ( )2 2 2 f y f y g y dpi pi   + − − = −        . ( ) ( ) ( ) ( ) ( )2 sin 2 . 2 sin 2 sin 2 c d g y y g y R g x a x g x a xpi + ⇒ = ∀ ∈ ⇒ = ⇒ =    x R∀ ∈ . (với 2 a g pi =     cho trước.) Cho ( ) ( ) ( ) ( ) ( )0; 0 cos . sin 2 ( 0 ) , 2 ay x R f x f x g x f x x b b f x R= ∈ ⇒ − = ⇒ = + = ∀ ∈ . Thử lại 2 hàm số: ( ) ( ) sin 2 2 sin af x x b g x a x  = +   = (Với a, b là hằng số cho trước). Thỏa mãn (8). Ví dụ 9: Tìm :f R R→ thỏa mãn: ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )2 1 1 1 0 f x f x x R a f x f x x R b f xf x c x x   − = − ∀ ∈   + = + ∀ ∈    = ∀ ≠    . Lời giải: Ta tính 1xf x +      ñến ( )f x theo hai cách: ( ) ( )21 1 11 1 1 0f xxf f f x ax x x x +      = + = + = + ∀ ≠            . 2 2 2 11 1 1 11 1 1 1 1 1 xf f x xx xf f x x xx x x x     −   + +  + +         = = = + − =      +             + +    ( ) ( ) 2 2 2 11 1 11 1 1 1 f xx xf x x x x  + +   +      = + − = − =          +      +     ( ) ( ) ( ) 2 2 11 1 0, 1 1 f xx x x b x x  ++  − ∀ ≠ ≠      +  . ( ) ( ) ( ) 0; 1a b f x x x x+ ⇒ = ∀ ≠ ≠ . Với ( ) ( )0; 0 0x a f= ⇒ = thỏa mãn ( )f x x= . Với ( ) ( ) ( )1; 1 1x a f f= ⇒ − = − : Cho ( ) ( ) ( )0; 1 1 1 1x b f f= ⇒ = ⇒ − = − thỏa mãn ( )f x x= . 15 Vậy ( )f x x x R= ∀ ∈ . Thử lại thấy ñúng . Ví dụ 10: Tìm { }: \ 0f R R→ thỏa mãn: ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 1 1 1 1 1 . , 0 x , 0 f a f f f x y b x y x y x y f x y xy f f y x y xy x y c =        = ∀ ≠     +       + + = ∀ + ≠ tháa mn . Lời giải: Cho ( )*,x y R b= ∈ ta ñược: ( ) ( ) ( )1 12 2 2 0 * 2 f f f x f x x x x     = ⇒ = ∀ ≠        Cho ( )*,x y R c= ∈ ta ñược: ( ) ( )( ) ( ) ( )( ) ( )2 22 '2 2 2 2 0 *x f x x f x f x x f x x= ⇔ = ∀ ≠ . Thế (*) vào (*’) suy ra: ( ) ( )( ) ( )2 " *f x x f x= . Giả sử: *1,o ox x R∃ ≠ ∈ sao cho: f(xo) = 0. Thay 1 ;o ox x y x= − = vào (*”) ta ñược: f(1) = 0 trái với giả thiết f(1) = 1. Vậy ( ) 0 1; 0f x x x≠ ∀ ≠ ≠ . Vì ( )1 1 0f = ≠ nên từ (*”) suy ra ( ) 1 0f x x x = ∀ ≠ . Thử lại thấy ñúng. Ví dụ 11: Tìm :f R R→ thỏa mãn: ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )4 1 1 2 , 1 0 f a f x y f x f y xy x y R b f xf x c x x   =   + = + + ∀ ∈    = ∀ ≠    . Lời giải: Cho ( ) ( )0, 0 0x y b f= = ⇔ = Cho ( ) ( ) ( ) ( )20, 2 2 2 1x y t b f t f t t= = ≠ ⇔ − = . Cho ( ) ( )21 1 1 1, 2 *2 2 2x y b f ft t t t     = = ⇔ − =        Từ ( ) ( ) ( )( )44 21 1 ; 2 2 f t f t c f f t t t t     ⇒ = =        . Thế vào (*) ta ñược: ( ) ( )( ) ( )44 2 2 12 2 22 f t f t t tt − = . ( ) ( ) ( ) 21 2 0f t t t+ ⇒ = ∀ ≠ . Từ ( ) ( ) 20 0f f t t t R= ⇒ = ∀ ∈ . Thử lại thấy ñúng. Ví dụ 12: Cho hàm số ( ) ( ): 0; 0;f + ∞ → + ∞ thỏa mãn: ( ) ( ) ( )( ) ( ) ( ), 0; 12f xf y f y f f x x y y   = ∀ ∈ + ∞    .