高一多项式函数证明题

题目

高一多项式函数证明题
多项式函数定义我就不多说了
设f(x),g(x)为两个多项式函数，且对所有的实数x等式f[g(x)]=g[f(x)]都成立
若方程f(x)=g(x)无实数解，证明方程f[f(x)]=g[g(x)]也无实数解

答案

反证法.
设存在实数x0 使 f[f(x0)]=g[g(x0)] ,
则 g{f[f(x0)]}=g{g[g(x0)]} ,
由已知,上式左端=f{g[f(x0)]}=f{f[g(x0)]},
令 y0=g(x0) ,则 f[f(y0)]=g[g(y0)] ,也就是说,如果x0是方程 f[f(x)]=g[g(x)]的根,则y0=g(x0)也是其根.
同理,由 f[f(x0)]=g[g(x0)] ,则 f{f[f(x0)]}=f{g[g(x0)]}=g{f[g(x0)]}=g{g[f(x0)]} ,
令 z0=f(x0) ,则 f[f(z0)]=g[g(z0)] ,就是说,如果x0是方程 f[f(x)]=g[g(x)]的根,则z0=f(x0)也是其根.
这说明,若方程f[f(x)]=g[g(x)]有根x0,则 f(x0)=g(x0),这与f(x)=g(x)无实数解矛盾.
因此,若方程 f(x)=g(x)无实数解,则方程 f[f(x)]=g[g(x)] 也无实数解.