对于函数 $f(x)$,若 $f(x_0)=x_0$,则称 $x_0$ 为 $f(x)$ 的“不动点”;若 $f(f(x_0))=x_0$,则称 $x_0$ 为 $f(x)$ 的“稳定点”.函数 $f(x)$ 的“不动点”和“稳定点”的集合分别记为 $A$ 和 $B$,即 $A=\{x\mid f(x)=x\}$,$B=\{x\mid f(f(x))=x\}$.
【难度】
【出处】
【标注】
  • 方法
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    思考方式
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    信息迁移
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    函数
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    迭代函数
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    二阶不动点
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    函数
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    集合与集合的关系
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    二阶不动点
  1. 设函数 $f(x)=3x+4$,求集合 $A$ 和 $B$;
    标注
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      信息迁移
    答案
    $A=\{-2\}$,$B=\{-2\}$
    解析
    因为$$f[f(x)]=3(3x+4)+4=9x+16,$$所以令$$f[f(x)]=9x+16=x,$$得 $B=\{-2\}$.
    令$$f(x)=3x+4=x,$$得 $A=\{-2\}$.
  2. 求证:$A\subseteq B$;
    标注
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    答案
    解析
    若 $\alpha\in A$,则 $\alpha$ 是方程 $f(x)=x$ 的根,即$$f(\alpha)=\alpha,$$于是$$f[f(\alpha)]=f(\alpha)=\alpha,$$所以 $\alpha$ 是方程 $f[f(x)]=x$ 的根,于是 $\alpha\in B$,因此 $A\subseteq B$.
  3. 设函数 $f(x)=ax^2+bx+c$($a\ne 0$),且 $A=\varnothing$,求证:$B=\varnothing$.
    标注
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    答案
    解析
    若 $A=\varnothing$,则 $f(x)=x$ 没有实数根,于是$$f(x)>x$$恒成立,或$$f(x)<x$$恒成立.
    若$$f(f(x))>f(x)>x$$恒成立,则方程$$f(f(x))=x$$无解;
    若 $ f(f(x))<f(x)<x $ 恒成立,则方程$$f(f(x))=x$$无解.
    因此方程 $f(f(x))=x$ 无解,即 $B=\varnothing$.
题目 问题1 答案1 解析1 备注1 问题2 答案2 解析2 备注2 问题3 答案3 解析3 备注3
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