Bonsoir ;
une autre preuve sans l'aide de cauchy:
f(y+f(y))=2y+f²(0)
l'application IR-->IR , y-->2y+f²(0) étant clairement surjective (voir même bijective) on conclut que f est surjective.
soit b£IR tel que f(b)=0
f(b+f(b))=f(b)=0=2b+f²(0) donne b=-f²(0)/2
et comme on a aussi f(-b)=0 (puisque f²(b)=f²(-b))
on voit que -b=-f²(0)/2 d'où
f(0)=0 (et même que f ne s'annule qu'en 0).
on en tire tout de suite que pour tout réel x on a
f(x+f(x))=2x et
f(x²)=f²(x) en particulier
f est positive sur IR+ et
f : IR+ --> IR+ est surjective.
soit x , y deux réels
positifs tels que f(x)=f(y)
en écrivant y+x+f(x)=x+y+f(y) et en appliquant f on voit que
2x+f²(
Vy)=2y+f²(
Vx) c'est à dire que x=y
la restriction de f à IR+ est une bijection de IR+ dans lui-même.
si on note g sa bijection réciproque et I l'identité de IR on voit que
fo(I+f)=2I et donc I+f=go(2I)
l'application I+f : IR+-->IR+ et donc aussi bijective.
si x,y réels positifs on peut donc trouver z tel que x=z+f(z) d'où
f(x+y)=f(y+z+f(z))=2z+f²(
Vy)=f(z+f(z))+f(y)=f(x)+f(y)
(remarquer que cela implique que
f : IR+-->IR+ est croissante)
d'où pour tout réel positif x :
f(x+f(x))=f(x)+f(f(x))=2x
f(x)>=x => f(f(x))>= f(x)>=x d'où f(x)+f(f(x))>=x+f(x)>=2x
f(x)=<x => f(f(x))=< f(x)=<x d'où f(x)+f(f(x))=<x+f(x)=<2x
d'où
f(x)=x pour tout réel postif xsoit maintenant y<0 , avec x=-y>0 on a
f²(y)=f²(-x)=f²(x)=x²=y² d'où f(y)=y ou f(y)=-y
mais f(y)=-y => y+f(y)=0 => f(y+f(y)=0 => y=0 (absurde)
Conclusion :
L'unique application f : IR --> IR vérifiant :
f(x²+y+f(y))=2y+f²(x) pour tous réels x et y est l'identité de IR
(sauf erreur bien entendu)