Cho là một số nguyên dương lẻ. Xét các hàm thỏa mãn

a) Giả sử không là hàm hằng. Chứng minh rằng:

i) khi và chỉ khi .

ii) là một đơn ánh.

b) Tìm tất cả các hàm số thoả mãn (1).

Đáp án chính thức: Tự luận
Hướng dẫn giải chi tiết
(Lời giải của bạn Trí Dũng)

Kí hiệu mệnh đề .

Trước hết, nếu là hàm hằng thì từ ta có với mọi , suy ra .

Vậy là một nghiệm. Sau đây ta sẽ giả sử không hằng.

a) Từ , ta có với mọi .

Vì không hằng nên suy ra .

Giả sử tồn tại sao cho .

Khi đó từ , với mọi , nên với mọi .

Vì không hằng nên tồn tại sao cho . Từ , ta được , hay với mọi , mâu thuẫn với giả thiết không hằng.

Vậy .

b) Giả sử . Lấy , ta được .

Theo câu trên, với mọi ta có , nên .

Với thì đẳng thức trên cũng đúng do .

Vậy với mọi .

Do đó là một chu kì của , suy ra .

Theo câu trên, , tức là . Vậy là đơn ánh.

Với , từ và , do lẻ, ta có


Mặt khác, từ và , kết hợp với (2), ta được



Từ và , kết hợp với (2), ta có



Vì nên đều khác 0. Chia hai đẳng thức trong (4), ta được


Từ (3) ta có và thay vào (5), ta được suy ra .

Do đó với mọi .

Đẳng thức cũng đúng với , nên là hàm lẻ. Từ (2), suy ra với mọi ,


Với , từ và (6), ta được


Đổi vai trò trong (7) rồi so sánh hai biểu thức của , ta có


Với , thừa số thứ hai trong (8) dương, nên .

Lấy và đặt , ta được với mọi .

Vì là hàm lẻ và lẻ nên


Thay (9) vào phương trình ban đầu, với , rồi rút gọn, ta được


Nếu , cho trong (10), ta có với mọi . Vế trái không thể là một hằng số khi , chẳng hạn, lần lượt lấy và , ta được


Vì lẻ nên đẳng thức thứ hai cho , trong khi đẳng thức thứ nhất cho , mâu thuẫn. Vậy với lẻ, không tồn tại nghiệm không hằng. Do đó chỉ có nghiệm .

Nếu , trực tiếp kiểm tra thấy thỏa mãn phương trình với mọi .

Vậy tất cả các nghiệm cần tìm là
Câu hỏi này trích từ đề thi chính thức:

Kỳ thi chọn học sinh giỏi THPT cấp tỉnh và chọn đội tuyển dự thi HSG quốc gia 2026-2027, Sở GD&ĐT Tỉnh Ninh Bình - Môn Toán (Ngày 1 và Ngày 2)

7 câu hỏi•Thời gian 180 phút•Chấm điểm & giải thích chi tiết
Làm trọn bộ đề thi này

Các câu hỏi khác trong đề (7 câu)

Xem toàn bộ đề →