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15函数与初等函数★★★★☆
已知函数 f(x)f(x) 满足: f(1)=14f(1) = \frac{1}{4},4f(x)f(y)=f(x+y)+f(x−y)4f(x)f(y) = f(x + y) + f(x - y) (xx,y∈Ry \in \mathbf{R}),则 f(2010)=f(2010) =______.
\begin{answer} 12\frac{1}{2} \end{answer}
\begin{solution} 令 y=0y=0,原函数方程变为
4f(x)f(0)=f(x)+f(x)=2f(x)4f(x)f(0)=f(x)+f(x)=2f(x)
取 x=1x=1,由 f(1)=14≠0f(1)=\frac14\ne0 得 f(0)=12f(0)=\frac12. 再令 x=0x=0,可得
4f(0)f(y)=f(y)+f(−y)4f(0)f(y)=f(y)+f(-y)
从而 f(−y)=f(y)f(-y)=f(y).
令 y=1y=1,利用 4f(1)=14f(1)=1,得到
f(x+1)+f(x−1)=f(x)f(x+1)+f(x-1)=f(x)
对整数依次取值,结合 f(0)=12f(0)=\frac12、f(1)=14f(1)=\frac14,有
f(2)=f(1)−f(0)=−14f(2)=f(1)-f(0)=-\frac14
f(3)=f(2)−f(1)=−12f(3)=f(2)-f(1)=-\frac12,f(4)=f(3)−f(2)=−14f(4)=f(3)-f(2)=-\frac14 f(5)=f(4)−f(3)=14f(5)=f(4)-f(3)=\frac14,f(6)=f(5)−f(4)=12f(6)=f(5)-f(4)=\frac12. 由递推式可得 f(7)=f(6)−f(5)=14=f(1)f(7)=f(6)-f(5)=\frac14=f(1),于是令 g(n)=f(n+6)−f(n)g(n)=f(n+6)-f(n),有 g(0)=0g(0)=0,g(1)=0g(1)=0. 对任意非负整数 nn,递推式分别作用于 n+1n+1 和 n+7n+7 给出 g(n+2)=g(n+1)−g(n)g(n+2)=g(n+1)-g(n),因此由归纳法知 g(n)=0g(n)=0,即 f(n+6)=f(n)f(n+6)=f(n). 而 2010=6⋅3352010=6\cdot335,所以
f(2010)=f(0)=12f(2010)=f(0)=\frac12
\end{solution}

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