问题
解答题
设集合A={x|f(x)=x},B={x|f[f(x)]=x}.
(1)设f(x)=x2-x-3,求集合A与B;
(2)设f(x)=x2-(2a-1)x+a2(常数a∈R),求证:A=B.
(3)猜测集合A与B的关系并给予证明.
答案
解(1)由A={x|f(x)=x},知集合A的元素就是方程f(x)=x的解.
即f(x)=x⇒x2-x-3=x⇒x=-1或x=3.所以A={-1,3}.
同理,集合B的元素就是方程f[f(x)]=x的解
即(x2-x-3)2-(x2-x-3)-3=x⇔(x2-x-3)2-x2=0.(x2-2x-3)(x2-3)=0⇒x=-1 , x=3 , x=±
.所以B={ -1 , 3 , 3
, -3
}.3
(2)由f(x)=x2-(2a-1)x+a2,
得方程f(x)-x=(x-a)2=0的解为x=a,所以A={a};
而方程f[f(x)]=x的解是集合B的元素,
即[f(x)]2-f(x)=[f(x)-a]2⇒[(x-a)2+x-a]2+(x-a)2=0.(x-a)2[(x-a+1)2+1]=0⇒x=a,所以B={a}.
故A=B.
(3)若A=∅,显然A⊆B.
若A≠∅,任取x0∈A,于是f(x0)=x0,
则f[f(x0)]=f(x0)=x0,所以x0∈B,∴A⊆B.