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14. f(tanx)=tanf(x)(x≠kπ+π/2),则f是线性的
f(tan(x+y))=tan(f(x)+f(y)),两边展开并令z=tanx,w=tany得
f((z+w)/(1-zw))=f(z+w)/(1-f(z)f(w))
令w=q/z,其中q≠1是有理数,则
要么存在q使得f(z+q/z)≠0 从而f(1/z)=1/f(z)
要么f(z+q/z)一直等于0从而f(z)=f(1/z)=0。
分情况讨论并运用结论13的证明可得f(x^2)取值不稠密,由结论3知f是线性的


21楼2013-07-09 23:46
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    说了不少结论,也提些问题
    问题1:如果g是一个非线性连续函数,且f(g(x))=g(f(x)),是否f必为线性的?
    问题2:如果g是可测函数且不几乎处处等于某个线性函数,且f(g(x))=g(f(x)),是否f必为线性的?


    22楼2013-07-13 15:32
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      继续讨论一下简单的连续函数:
      15. 如果|f(xy)|=|f(x)f(y)|,则f是线性的


      23楼2013-07-13 15:35
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        先说几个事实
        事实1:任何线性空间都有一组基
        事实2:若V是域F上的线性空间,X∪Y=V,则span(X)=V或span(Y)=V
        事实1用Zorn引理直接证,事实2:若y不属于span(X),则对任意x∈X,y-x不属于X从而属于Y,从而X包含于span(Y)。


        24楼2013-07-13 15:54
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          证明一下结论15:这里将R看作Q上的线性空间,对任意实数x,X0={y| f(xy)=f(x)f(y)},X1={y| f(xy)=-f(x)f(y)}
          利用事实2以及Xi=span(Xi)(i=0,1)知X0=R或X1=R。
          令Y0={x|对任意y,f(xy)=f(x)f(y)},Y1={x|对任意y,f(xy)=-f(x)f(y)}。
          再用事实2以及Yi=span(Yi)知Y0=R或Y1=R。从而f(xy)=f(x)f(y)恒成立或f(xy)=-f(x)f(y)恒成立。从而f(x^2)恒正或恒负,利用结论3知f是线性的


          25楼2013-07-13 16:06
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            16. 如果|f(x^2)|=(f(x))^2,则f是线性的
            经过一系列......计算可得|f(xy)|=|f(x)f(y)|,由结论5知f是线性的。
            PS:用结论10的方法可将上面的2推广到n>1。


            26楼2013-07-13 18:53
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              17. 若f(|lnx|)=ln|f(x)|(x≠0),则f是线性的
              ln|f(xy)|=f(ln|x|+ln|y|)=ln|f(x)|+ln|f(y)|=ln|f(x)f(y)|


              27楼2013-07-13 18:57
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                18. 若f和某个凹(或凸)函数g可交换,则f是线性的
                证明:以g(tx+(1-t)y)<tg(x)+(1-t)g(y)为例(0<t<1,x<y)。
                易见2g(0)≤g(x)+g(-x),从而
                2g(0)≤g(f(y))+g(f(-y))=f(g(y)+g(-y))
                易知{g(y)+g(-y)|y∈R}是一个区间,由结论3或4可得。


                28楼2013-07-20 20:27
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                  再换个角度
                  19. 若f限制在某个L-正测集上连续(注2),则f是线性的
                  注2:g限制在集合X上连续和g在X上连续不同,如g在有理数上为0无理数上为1,则g限制在无理数上连续,但g在无理数上不连续
                  PS:向吧主看齐,证明略。


                  29楼2013-07-21 12:54
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                    20. 若f限制在Cantor集上连续,则f是线性的。


                    30楼2013-07-21 12:57
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                      21. 若f限制在O\A上连续,其中O是非空开集、A是第一纲集(注3),则f是线性的
                      注3:也可将O\A换成在O上稠密的G_delta集。更多关于O\A的性质可搜索comeager集或具有Baire性质的集合。


                      31楼2013-07-21 13:08
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                        竟然给精了又有动力了


                        32楼2013-07-27 20:33
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                          22. 若g在某个区间I上可导,X为g的导函数连续点构成的集合,X=A1∪A2∪...∪An,且f限制在Ai上连续(i≤n),则f是线性的


                          33楼2013-07-27 20:36
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                            23. 若E为Lebesgue正测集,F={x∈E| (x-1/n,x+1/n)∩E具有正的Lebesgue测度},F=A1∪A2∪...∪An,且f限制在Ai上连续(i≤n),则f是线性的


                            34楼2013-07-27 20:40
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                              24. C为Cantor集,C=A1∪A2∪...∪An,且f限制在Ai上连续(i≤n),则f是线性的


                              35楼2013-07-27 20:42
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