加性柯西方程

研究形如 f(x+y)=f(x)+f(y) 的方程的性质。

柯西方程是形如 $f(x+y)=f(x)+f(y)$ 等的一类函数方程,由柯西最早做出相关研究,此方程称为“加性柯西方程”,它的解是正比例函数

  • 有理数域上,可以利用初等代数得到其正比例函数的解。

  • 实数域上,需要更多的条件使它的解为正比例函数

在有理数中的证明

在实数域上的证明

  • 补充条件:f(x) 在实数域上连续

由于函数连续,且有理数稠密,不难说明 f(x) = xf(1) 在 x 为任意实数上成立(利用有理数逼近)。

其他方程向柯西方程的转化

在一定条件下,可以做如下转化。(转化时要注意定义域是否允许转化)

$f(xy)=f(x)f(y)$ -> $g(x) =\ln(f(e^x))$ 为加性函数

$f(x+y)=f(x)f(y)$ -> $g(x)=\ln f(x)$ 为加性函数

$f(xy)=f(x)+f(y)$ -> $g(x)=f(e^x)$ 为加性函数

利用求解柯西方程思想完成其他证明的案例: