题目
设f(x)满足方程f(x) , 求f(x)的表达式.
设
满足方程
, 求
的表达式.
题目解答
答案
已知
满足方程
,
则利用
进行换元可以得到
,即
,
由
可得
,
解得
。
故答案为
.
解析
考查要点:本题主要考查函数方程的解法,特别是通过变量替换构造方程组并消元的方法。
解题核心思路:
当方程中同时出现$f(x)$和$f\left(\dfrac{1}{x}\right)$时,通常可以通过替换变量$x$为$\dfrac{1}{x}$,得到另一个方程,再联立消去$f\left(\dfrac{1}{x}\right)$,从而解出$f(x)$。
破题关键点:
- 变量替换:将原方程中的$x$替换为$\dfrac{1}{x}$,得到第二个方程。
- 联立方程:通过线性组合(如乘系数后相减)消去$f\left(\dfrac{1}{x}\right)$,解出$f(x)$。
步骤1:构造第二个方程
原方程:
$2f(x) + f\left(\dfrac{1}{x}\right) = \dfrac{1}{x} \quad \text{(1)}$
将$x$替换为$\dfrac{1}{x}$,得:
$2f\left(\dfrac{1}{x}\right) + f(x) = x \quad \text{(2)}$
步骤2:联立方程消元
- 将方程(1)乘以2,得:
$4f(x) + 2f\left(\dfrac{1}{x}\right) = \dfrac{2}{x} \quad \text{(1')}$ - 用(1')减去方程(2):
$\begin{aligned} 4f(x) + 2f\left(\dfrac{1}{x}\right) - \left[2f\left(\dfrac{1}{x}\right) + f(x)\right] &= \dfrac{2}{x} - x \\ 3f(x) &= \dfrac{2}{x} - x \end{aligned}$
步骤3:解出$f(x)$
$f(x) = \dfrac{1}{3}\left(\dfrac{2}{x} - x\right) = \dfrac{2 - x^2}{3x}$