设集合 $M = \left\{ {x\mid f\left( x \right) = x} \right\}$,$N = \left\{ {x\mid f\left( {f\left( x \right)} \right) = x} \right\}$.
【难度】
【出处】
2010年浙江大学自主招生保送生测试
【标注】
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    函数
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    迭代函数
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    不动点
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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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    迭代函数
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    二阶不动点
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    迭代函数
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    不动点
  1. 求证:$M \subseteq N$;
    标注
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      迭代函数
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      不动点
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      迭代函数
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      二阶不动点
    答案
    解析
    情形一 若 $M = \varnothing $,命题显然成立;
    情形二 若 $M \ne \varnothing$,
    对于任意 ${x_0} \in M$,都有 $f\left( {f\left( {{x_0}} \right)} \right) = f\left( {{x_0}} \right) = {x_0}$,所以 $M \subseteq N$.
  2. 若 $f\left( x \right)$ 是一个在 ${\mathbb{R}}$ 上单调递增的函数,是否有 $M = N$?若是,请证明.
    标注
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      迭代函数
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      二阶不动点
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      迭代函数
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      不动点
    答案
    解析
    情形一 若 $N = \varnothing $,则 $N \subseteq M$,所以 $M = N$;
    情形二 若 $N \ne \varnothing $,则对于任意 ${x_0} \in N$,即有$$f\left( {f\left( {{x_0}} \right)} \right) = {x_0}.$$若 $f\left( {{x_0}} \right) > {x_0}$,则 $f\left( {f\left( {{x_0}} \right)} \right) > f\left( {{x_0}} \right)$,矛盾;
    若 $f\left( {{x_0}} \right) < {x_0}$,则 $f\left( {f\left( {{x_0}} \right)} \right) < f\left( {{x_0}} \right)$,矛盾;
    于是$$f\left( {{x_0}} \right) = {x_0},$$故 $N \subseteq M$,于是 $M = N$.
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
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