已知 $f(x)$ 定义域为 $\mathbb R$,满足
① $f(1)=1>f(-1)$;
② 对任意实数 $x,y$,有 $f(y-x+1)=f(x)f(y)+f(x-1)f(y-1)$.
【难度】
【出处】
【标注】
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    抽象函数
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    函数的有界性
  1. 求 $f(0)$,$f(3)$ 的值;
    标注
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    答案
    $f(0)=0$,$f(3)=-1$
    解析
    令 $x=1$,则$$f(y)=f(1)f(y)+f(0)f(y-1),$$于是\[f(0)f(y-1)=0,\]再令 $y=2$,得 $f(0)=0$.
    令 $x=y=0$,则$$f(1)=f(0)f(0)+f(-1)f(-1),$$所以 $f(-1)=-1$.
    令 $x=0$,有$$f(y+1)=-f(y-1),$$所以 $f(x)$ 是周期为 $4$ 的函数,因此$$f(3)=f(-1)=-1.$$
  2. 求 $\dfrac{1}{2}f(1-6x)+\left[f(3x)\right]^{2}$ 的值;
    标注
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    答案
    $\dfrac{1}{2}$
    解析
    从 $\dfrac{1}{2}f(1-6x)+\left[f(3x)\right]^{2}$ 的形式,猜想 $y\to -3x$,$x\to 3x$ 时,$$f(y-x+1)=f(x)f(y)+f(x-1)f(y-1)$$即为\[f(1-6x)=f(3x)f(-3x)+f(3x-1)f(-3x-1).\]结合 $(1)$ 中得到的 $f(x+1)=-f(x-1)$,问题的关键指向了函数的奇偶性.
    取 $y=-1$,因为 $-f(-2)=f(0)=0$,所以有$$f(-x)=-f(x)+f(x-1)f(-2)=-f(x),$$所以\[f(1-6x)=\left[f(3x)\right]^{2}+\left[f(3x+1)\right]^{2},\]因此\[\dfrac{1}{2}f(1-6x)+\left[f(3x)\right]^{2}=\dfrac{\left[f(3x)\right]^{2}+\left[f(3x+1)\right]^{2}}{2},\]在 ② 式中取 $y=x$,则$$f(1)=\left[f(x)\right]^{2}+\left[f(x-1)\right]^{2}=\left[f(x)\right]^{2}+\left[f(x+1)\right]^{2},$$所以\[\left[f(3x)\right]^{2}+\left[f(3x+1)\right]^{2}=1,\]因此原式的值为 $\dfrac{1}{2}$.
  3. 是否存在常数 $A,B$,使得不等式 $\left|f(x)+f(2-x)+Ax+B\right|\leqslant 2$ 对一切实数 $x$ 成立,如果存在,求出常数 $A,B$ 的值;如果不存在,请说明理由.
    标注
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    答案
    存在,$A=B=0$
    解析
    由 $(1)$ 知 $f(2-x)=f(x)$,所以$$f(x)+f(2-x)=2f(x),$$于是\[\left|f(x)+f(2-x)+Ax+B\right|\leqslant 2,\]即有\[-2-2f(x)\leqslant Ax+B\leqslant 2-2f(x).\]因为$$\left[f(x)\right]^{2}+\left[f(x+1)\right]^{2}=1,$$所以$$-1\leqslant f(x)\leqslant 1,$$即$$-4\leqslant Ax+B\leqslant 4,$$于是 $a=0$,因此$$\left|2f(x)+B\right|\leqslant 2,$$取 $x=\pm 1$,有$$|B\pm 2|\leqslant 2,$$所以 $B=0$.
    综上,存在常数 $A=B=0$ 使得 $\left|f(x)+f(2-x)+Ax+B\right|\leqslant 2$ 对一切实数 $x$ 成立.
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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