每日一题[3961]截断抽象函数

已知定义在区间 $[0,+\infty)$ 上的函数 $y=f(x)$ 满足: ① 对任意的 $x,y>0$,都有 $f(x+y)=f\big(x\cdot f(y)\big)\cdot f(y)$; ② $f(2)=0$; ③ 当 $0<x<2$ 时,总有 $f(x)\ne 0$. 那么,$f(3)+f\left(\dfrac 12\right)=$ _____.

答案    $\dfrac 43$.

解析    试探一     在 ① 中,令 $y=2$ 并代入 ②,当 $x>0$ 时,有\[f(x+2)=f\big(x\cdot f(2)\big)\cdot f(2)=0,\]于是当 $x\geqslant 2$ 时,$f(x)=0$;

试探二     在 ① 中,考虑 $x+y=2$ 且 $y\in (0,2)$,有\[f(2)=f\big((2-y)\cdot f(y)\big)\cdot f(y),\]而根据 ③,此时 $f(y)\ne 0$,而 $f(2)=0$,因此\[f\big((2-y)\cdot f(y)\big)=0,\]此时 $(2-y)\cdot f(y)\geqslant 2$,且根据 ③,$f(y)=\dfrac{2}{2-y}$ 符合题意. 若 $f(y)>\dfrac{2}{2-y}$,则 $f(y)>1$,考虑令\[x+y=x\cdot f(y)\iff x=\dfrac{y}{f(y)-1},\]此时利用 ①,可得\[f(x+y)=f(x+y)\cdot f(y)\iff (f(y)-1)\cdot f(x+y)=0,\]矛盾.因此当 $y\in (0,2)$ 时,有 $f(y)=\dfrac{2}{2-y}$.

回到问题     $f(3)+f\left(\dfrac 12\right)=0+\dfrac 43=\dfrac 43$.

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