関数方程式
当HPがいつもお世話になっているHN「GAI」さんからの出題です。
(平成27年5月20日付け)
x、yに関する1次以上の多項式f(x,y)で、
f(x,y)+f(y,x)=0 、f(x,x+y)+f(y,x+y)=0
の条件を満たすものの具体的関数f(x,y)の式を見つけて下さい。
(答) りらひいさんが考察されました。(平成27年5月23日付け)
P(x,y)=xy(x-y) とおくと、P(x,y)=-P(y,x) および P(x,x+y)=P(y,x+y) をみたす。
Q(x,y)=(x+y)(x-2y)(2x-y) とおくと、Q(x,y)=Q(y,x) および Q(x,x+y)=-Q(y,x+y) をみたす。
R(x,y)=x2-xy+y2 とおくと、R(x,y)=R(y,x) および R(x,x+y)=R(y,x+y) をみたす。
よって、P(x,y)の奇数乗とQ(x,y)の奇数乗とR(x,y)の整数乗を掛け合わせたものの線形結
合なら、f(x,y)の条件を満たす。
つまり、c[l,m,n] (l,m=0,1,2,…,n=0,1,2) を任意の実数として、
f(x,y)=Σ[l,m,n] c[l,m,n]P(x,y)2l+1・Q(x,y)2m+1・R(x,y)n
としたとき、この多項式は、f(x,y)の一例になっている。
#P(x,y)2とQ(x,y)2とR(x,y)3は線形従属なので、n=0,1,2,… ではなく、n=0,1,2 だけで十分。
この例はてきとうに探した結果見つけたものなので、このほかにも存在しているかどうかは
わかりません。
※一番簡単なのは、l=m=n=0のとき、c[0,0,0]=1、l>0またはm>0またはn>0のとき、c[l,m,n]=0
としたときで、 f(x,y)=xy(x-y)(x+y)(x-2y)(2x-y)
(コメント) 私も試行錯誤で、P(x,y)=xy(x-y) を思いつきましたが、P(x,x+y)+P(y,x+y)=0
にならず、挫折しました。なるほど、いろいろな性質を持つ関数の合わせ技で解決
するんですね!勉強になりました。