Question

設集合A={x|f（x）=x}，B={x|f[f（x）]=x}．
（1）設f（x）=x²-x-3，求集合A與B；
（2）設f（x）=x²-（2a-1）x+a²（常數a∈R），求證：A=B．
（3）猜測集合A與B的關系并給予證明．

Answer 1

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=±

3

．所以B={ -1 ， 3 ， 

3

 ， -

3

 }．
（2）由f（x）=x²-（2a-1）x+a²，
得方程f（x）-x=（x-a）²=0的解為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=∅，顯然A⊆B．
若A≠∅，任取x₀∈A，于是f（x₀）=x₀，
則f[f（x₀）]=f（x₀）=x₀，所以x₀∈B，∴A⊆B．