質問<736>
「「正比例関数」」
日付 2001/12/21
質問者 ガチャ


わからない問題があるので教えてください。m(_ _)m

<問題1>
正比例関数fは一般に a=f(1)とおいてf(x)=ax と表せることを次の手順
で示せ。
 (1)任意の自然数nに対して f(n)=an が成り立つ。
 (2)任意の有理数 \(\frac{n}{m}\) に対して f(\(\frac{n}{m}\))=a・(\(\frac{n}{m}\))が成
   り立つ。
 (3)任意の実数xに対して f(x)=ax となる。(これを
   示すときfが連続である
   という仮定をつかう。)

<問題2>
関数f:R\(\vec{R}\) が和とスカラー倍を保存すれば、fは連続であり、fは正比
例関数であることを示せ。
よろしくおねがいします。

お返事(武田)
日付 2001/12/27
回答者 武田


問1
正比例関数fの定義は、「(yの変化量)/(xの変化量)=一定」である。

\(\frac{f(1)}{1}=a\) (一定)より、f(1)=a


①任意の自然数nに対して、

     \(\frac{f(n)}{n}=a\)

f(n)=an

②任意の有理数 \(\frac{n}{m}\) に対して、

     \(\frac{f(\frac{n}{m})}{\frac{n}{m}}=a\)

\(f(\frac{n}{m})=a\cdot \frac{n}{m}\)

③任意の実数xに対して、

     \(\frac{f(x)}{x}=a\)

x≠0のとき、f(x)=ax

    f(x)が連続関数より、

x=0のとき、 \(f(0)=\lim _{x\to 0}f(x)=\lim _{x\to 0}ax=a\cdot 0=0\)

    任意の実数xに対して、f(x)=ax

問2

和とスカラー倍が成り立つとき、

f(ax+by)=af(x)+bf(y)

y=0とおくと、

f(ax+b・0)=af(x)+bf(0)

fは連続だから、f(0)=0

f(ax)=af(x)

\(\frac{f(ax)}{ax}=\frac{af(x)}{ax}=\frac{f(x)}{x}\) だから、

\(\frac{f(x)}{x}=c\)  (一定)

したがって、f(x)=cxという正比例関数となる。