题:设 \(f(x)\) 的定义域为 \((-\infty, +\infty)\),且对 \(\forall x,y\) 都有 \(f(x+y)+f(x-y) = 2f(x)f(y)\),且 \(f(x) \ne 0\)。证明 \(f(x)\) 为偶函数。
证明:
1、对于题目中给出的“函数约束等式”已知:\(f(x+y)+f(x-y) = 2f(x)f(y)\)
2、对其中的自变量 \(y\) 取其负数 \(-y\),带入可得新的约束等式:\(f(x+(-y))+f(x-(-y)) = 2f(x)f(-y)\)
3、对上述两个函数性质约束等式进行整理,并可观察出它们的左侧形式完全相同,所以右侧亦相等;经过联合、提取后可得:\(2f(x)f(y) = 2f(x)f(-y)\)
4、又因 \(f(x) \ne 0\),且常数2为正数,所以可以同时消去而不影响等式依旧成立、亦不会因消去公因子而引起符号变化。消去公因子之后即可得到 \(f(y)=f(-y)\);
5、对自变量名称进行变换,故有 \(f(x)=f(-x)\),得到函数 \(f\) 具有偶函数性质的明确表达,即:\(f(x)\) 满足偶函数的定义:\(\forall x \in \mathbb{R},f(x)=f(−x)\)。所以是偶函数,得证。