习题 3-1
1. 验证函数()f x =在区间[0,4]上满足罗尔定理的条件,并求出使得结
论成立的点ξ。
解:显然函数()f x =[0,4]上连续,在(0,4)上可导,且有(0)(4)0f f ==
所以函数在区间[0,4]上满足罗尔定理,则有()0
f ξ'=
=,83
ξ=
。 2. 验证函数3
()1f x x =-在区间[1,2]上满足拉格朗日中值定理的条件,并求出使
得结论成立的ξ。
解:函数3
()1f x x =-在区间[1,2]上连续,在(1,2)上可导,则满足拉格朗日中值定理,则
有2(2)(1)
321
f f ξ-=-,即ξ=
3. 函数4
()1f x x =-与2
()g x x =在区间[1,2]上是否满足柯西中值定理的所有条
件,如满足,求出满足定理的数值ξ。
解:函数4
()1f x x =-与2
()g x x =在区间上连续,在区间(1,2)上可导,则满足柯西中值
定理,则有3
(2)(1)4(2)(1)2f f g g ξξ
-=-,即ξ=
4. 若4次方程432
012340a x a x a x a x a ++++=有4个不同的实根,证明
3201234320a x a x a x a +++=
的所有根皆为实根。
证明:设432
01234()f x a x a x a x a x a =++++,()0f x =的四个实根分别为1234,,,x x x x ,
且1234x x x x <<<,则函数()f x 在1[,](1,2,3)i i x x i +=上满足罗尔定理的条件,则在
1(,)i i x x +内至少存在一点i ξ,使得()0i f ξ'=。
这说明方程32
01234320a x a x a x a +++=至少有3个实根,而方程为3次方,则最多也只
有3个实根,所以结论得到证明。
5. 设()f x 在[0,1]上连续,在(0,1)内可导,且(1)0f =,证明:存在(0,1)ξ∈,
使得
()
()f f ξξξ
'=-
。
解:构造辅助函数()()F x xf x =,而()()F x xf x =满足罗尔定理的条件,所以有在(0,1),至少存在一点ξ,()()0f f ξξξ'+=即()
()f f ξξξ
'=-。
6. 试用拉格朗日中值定理证明: (1)2121sin sin x x x x -≤-; (2)当0x >时,
ln(1)1x
x x x
<+<+。 解:(1)设()sin f x x =,则()f x 在区间12(,)x x 上满足拉格朗日中值定理,则有
12
1212sin sin cos ,(,)x x x x x x ξξ-=∈-,又因为cos 1ξ≤,则
1212
sin sin 1x x x x -≤-, 1212sin sin x x x x -≤-。
(2)设()ln(1)f x x =+,则()f x 在区间(0,)x 上满足拉格朗日中值定理,则有
ln(1)11x x ξ+=+ (0,)x ξ∈,又因为11111x ξ<<++,则1ln(1)
11x x x
+<<+,即
ln(1)1x
x x x <+<+。
7. 证明等式:arctan arccot 2
x x π
+=
。
证明:设()arctan arccot f x x x =+,则有()(arctan arccot )0f x x x ''=+=, 所以()f x c ≡,代入0x =,得到arctan arccot 2
x x π
+=
。
8.设()f x 在[1,2]上具有二阶导数()f x '',且(2)(1)0f f ==。若
()(1)()F x x f x =-。证明:至少存在一点ξ(1,2)∈,使得()0F ξ''=。
证明:因为(1)(2)0F F ==,在[1,2]上应用罗尔定理,有1()0F ξ'=, 又因为(1)0F '=,所以在1[1,]ξ上应用罗尔定理,有()0F ξ''=,1[1,][1,2]ξ?。
9.设()f x 在[,]a b 上连续,在(,)a b 内可导,证明:在(,)a b 内存在点ξ和η,使得 ()()2a b
f f ξηη
+''=
。 证明:构造辅助函数2
()g x x =,()f x 与()g x 在(,)a b 内满足柯西中值定理,即有
22
()()()()()
()()()f b f a f f b f a g b g a g b a ηη'--=='--,(,)a b η∈
而()f x 在(,)a b 内满足拉格朗日中值定理,所以()()()()f b f a f b a ξ'-=-, 即()()2a b
f f ξηη
+''=
。
习题 3-2
1. 用洛必达法则求下列极限:
(1)0sin lim sin x ax bx →; (2)30sin lim x x x
x
→-; (3)332132lim 1x x x x x x →-+--+; (4)2
tan lim tan 3x x x π→; (5
)2
lim x ; (6)2
ln()2lim tan x x x ππ
+
→-; (7)2
120
lim x x x e
→; (8) 0
lim cot x x x →; (9)2
lim(sec tan )x x x π
→
-;
(10)11lim()1ln x x x x
→--; (11)tan 0lim x
x x +→; (12)1
lim x x x →+∞; (13)1
lim(1sin )x
x x →+; (14) 111
lim x
x x
-→
解:(1)(
型);000sin (sin )cos lim
lim lim sin (sin )cos x x x ax ax a ax a bx bx b bx b →→→'===';
(2)(0
0型);3320000sin (sin )1cos sin 1lim lim lim lim ()366x x x x x x x x x x x x x x →→→→'---===='; (3)(0
型);
33232322111132(32)3363lim lim lim lim 1(1)321622
x x x x x x x x x x x x x x x x x x x →→→→'-+-+-===='--+--+---; (4)(
∞∞型);2
2
2
2
tan sin cos3cos33sin 3lim lim lim lim 3tan 3cos sin 3cos sin x x x x x x x x x
x x x x x ππππ→→→→
-=?===-;
(5)(
∞
∞型)
;2
1
2ln lim
lim lim 4lim 01x x x x x x →+∞
?
'====;
(6)(∞∞型);2222ln()(ln())cos 22lim lim lim 0tan (tan )2
x x x x x x x x x πππππ
π+++→→→
'
--==='-
;
(7)(0?∞型);2
2
2
1
1
1
3
2
00
2
32()lim lim
lim 12x x x x x x e e
x x e x x
→→→-
===∞-; (8)(0?∞型);0
0lim cot lim
1tan x x x
x x x
→→==;
(9)(∞-∞型);
2
2
2
2
1sin 1sin cos lim(sec tan )lim[
]lim lim 0cos cos cos sin x x x x x x x
x x x x x x π
π
ππ→
→
→→
---=-===;
(10)(∞-∞型);
1111ln (1)ln lim()lim lim
11ln (1)ln ln x x x x x x x x
x x x x x x x
→→→---==---+
11ln ln 11
lim lim ln 1ln 22
x x x x x x x x x →→+===+-+;
(11)(00型);
2tan 0000ln sin lim ln lim tan ln lim
lim
tan 0cot 0
lim 1x
x x x x x
x x x x
x
x x x x e e e
e
e +
+
++→→→→+
→======;
(12)(0
∞型);1
1
ln 1lim
lim
lim ln 0lim 1x
x x x x x x
x x x x e e
e
e →+∞→+∞→+∞
→+∞
=====;
(13)(1∞型);
1
1
ln(1sin )
cos 1sin 0
1
lim ln(1sin )lim ln(1sin )
lim
lim 0
lim(1sin )x x
x
x x
x
x x x x x x x
x x e e e e e ++→→→→++→+=====;
(14)(1∞型);1ln l
111
1
11
limln lim lim 11
1
lim x
x
x
x
x x x x x
x x
e
e e e
---→→→-→====。
2.验证下列极限存在,但不能用洛必达法则求出。
(1)201
sin
lim
sin x x x x →; (2)sin lim x x x x
→∞+。 解:(1)用洛必达法则求:
2220001111
sin
2sin cos ()
11lim
lim lim(2sin cos )sin cos x x x x x x x x x x x x x x x
→→→+-==-,求不出 用一般的方法:200001sin
11lim
lim sin lim lim sin 0sin sin sin x x x x x x x x x x x x x x x
→→→→=?=?=; (2)用洛必达法则求:
sin 1cos lim
lim lim(1cos )1
x x x x x x x x →∞→∞→∞++==+, 求不出
用一般的方法:
sin sin lim
lim(1)101x x x x x
x x
→∞→∞+=+=+=。
3.设()f x 在0x =处二阶可导,且(0)0f =,试确定a 的值使()g x 在0x =处可 导,并求(0)g ',其中
()
()f x g x x a ??
=???
00x x ≠=
解:因为函数()f x 在0x =处二阶可导,则函数在0x =处一定连续,即有
第四章 不定积分 习 题 4-1 1.求下列不定积分: (1)解:C x x x x x x x x x +-=-= -??- 25 232 122d )5(d )51( (2)解:?+x x x d )32(2 C x x x ++ ?+ =3 ln 29 6 ln 6 22 ln 24 (3)略. (4) 解:? ??-+ -= +-x x x x x x x d )1(csc d 1 1d )cot 1 1( 2 2 2 2 =C x x x +--cot arcsin (5) 解:?x x x d 2103 C x x x x x x += ==??80 ln 80 d 80 d 810 (6) 解:x x d 2 sin 2 ?=C x x x x ++= -= ?sin 2 12 1d )cos 1(2 1 (7)? +x x x x d sin cos 2cos C x x x x x x x x x x +--=-= +-= ?? cos sin d )sin (cos d sin cos sin cos 2 2 (8) 解:? x x x x d sin cos 2cos 2 2 ?? - = -= x x x x x x x x d )cos 1sin 1( d sin cos sin cos 2 2 2 2 2 2 C x x +--=tan cot (9) 解: ???-=-x x x x x x x x x d tan sec d sec d )tan (sec sec 2 =C x x +-sec tan (10) 解:},,1max{)(x x f =设?? ? ??>≤≤--<-=1,11,11,)(x x x x x x f 则. 上连续在),()(+∞-∞x f , )(x F 则必存在原函数,???? ???>+≤≤-+-<+-=1,2 1 11, 1,21)(32212 x C x x C x x C x x F 须处处连续,有又)(x F )2 1(lim )(lim 12 1 21 C x C x x x +- =+-+-→-→ ,,2 1112C C +- =+-即
微积分试题及答案 一、填空题(每小题2分,共20分) 1. =∞→2 arctan lim x x x . 2. 设函数??? ??=<<-=0 , 10 )21()(1 x k x ,x x f x 在0=x 处连续,则=k 。 3. 若x x f 2e )(-=,则=')(ln x f 。 4. 设2sin x y =,则=)0() 7(y 。 5. 函数2 x y =在点0x 处的函数改变量与微分之差=-?y y d 。 6. 若)(x f 在[]b a ,上连续, 则=?x a x x f x d )(d d ; =? b x x x f x 2d )(d d . 7. 设函数)3)(2)(1()(---=x x x x f ,则方程0)(='x f 有 个实根。 8. 曲线x x y -=e 的拐点是 。 9. 曲线)1ln(+=x y 的铅垂渐近线是 。 10. 若 C x x x f x ++=? 2d )(,则=)(x f 。 二、单项选择(每小题2分,共10分) 1. 设x x f ln )(=,2)(+=x x g 则)]([x g f 的定义域是( ) (A )()+∞-,2 (B )[)+∞-,2 (C )()2,-∞- (D )(]2,-∞- 2. 当0→x 时,下列变量中与x 相比为高阶无穷小的是( ) (A )x sin (B )2 x x + (C )3x (D )x cos 1- 3. 函数)(x f 在],[b a 上连续是)(x f 在],[b a 上取得最大值和最小值的( ) (A )必要条件 (B )充分条件 (C )充分必要条件 (D )无关条件 4. 设函数)(x f 在]0[a , 上二次可微,且0)()(>'-''x f x f x ,则x x f ) ('在区间)0(a ,内是( ) (A )不增的 (B )不减的 (C )单调增加的 (D )单调减少的 5. 若 C x x x f +=?2d )(,则=-?x x xf d )1(2 。 (A )C x +-2 2)1(2 (B )C x +--2 2)1(2
大一高等数学期末考试试卷 一、选择题(共12分) 1. (3分)若2,0, (),0x e x f x a x x ?<=?+>?为连续函数,则a 的值为( ). (A)1 (B)2 (C)3 (D)-1 2. (3分)已知(3)2,f '=则0 (3)(3) lim 2h f h f h →--的值为( ). (A)1 (B)3 (C)-1 (D) 12 3. (3分)定积分22 π π-?的值为( ). (A)0 (B)-2 (C)1 (D)2 4. (3分)若()f x 在0x x =处不连续,则()f x 在该点处( ). (A)必不可导 (B)一定可导(C)可能可导 (D)必无极限 二、填空题(共12分) 1.(3分) 平面上过点(0,1),且在任意一点(,)x y 处的切线斜率为23x 的曲线方程为 . 2. (3分) 1 241 (sin )x x x dx -+=? . 3. (3分) 20 1 lim sin x x x →= . 4. (3分) 3223y x x =-的极大值为 . 三、计算题(共42分) 1. (6分)求2 ln(15) lim .sin 3x x x x →+ 2. (6分)设2 ,1 y x =+求.y ' 3. (6分)求不定积分2ln(1).x x dx +?
4. (6分)求3 (1),f x dx -? 其中,1,()1cos 1, 1.x x x f x x e x ?≤? =+??+>? 5. (6分)设函数()y f x =由方程0 cos 0y x t e dt tdt +=??所确定,求.dy 6. (6分)设2()sin ,f x dx x C =+?求(23).f x dx +? 7. (6分)求极限3lim 1.2n n n →∞ ? ?+ ??? 四、解答题(共28分) 1. (7分)设(ln )1,f x x '=+且(0)1,f =求().f x 2. (7分)求由曲线cos 22y x x π π??=-≤≤ ???与x 轴所围成图形绕着x 轴 旋转一周所得旋转体的体积. 3. (7分)求曲线3232419y x x x =-+-在拐点处的切线方程. 4. (7 分)求函数y x =+[5,1]-上的最小值和最大值. 五、证明题(6分) 设()f x ''在区间[,]a b 上连续,证明 1()[()()]()()().22b b a a b a f x dx f a f b x a x b f x dx -''=++--? ? 标准答案 一、 1 B; 2 C; 3 D; 4 A. 二、 1 31;y x =+ 2 2 ;3 3 0; 4 0. 三、 1 解 原式205lim 3x x x x →?= 5分 5 3 = 1分 2 解 22ln ln ln(1),12 x y x x ==-++ 2分
第四章 习题参考解答 习题4-1 1、下列各方程中,哪些是微分方程,哪些不是微分方程?若是微分方程,请指出其阶数 (1)是一阶微分方程; (2)不是微分方程; (3)是一阶微分方程; (4)是二阶微分方程; (5)是一阶微分方程; (6)是一阶微分方程。 2、在下列各题所给的函数中,检验其中哪个函数是方程的解?是通解还是特解? (1)(B )是特解 (C )是通解; (2)(A)是特解 (B )是通解; (3)(A )是通解(B )是特解 3、求下列各微分方程在指定条件下的特解 (1)解:x x x y xe dx xe e dx ==-?? (1)x y e x C ∴=-+ 将(0)1y =代入上式,得2C = 故满足初始条件的特解为:2)1(+-=x e y x (2)解:C x x dx y +==? ln 将(1)1y =代入上式,得1C = 故满足初始条件的特解为:1ln +=x y 4、写出由下列条件确定的曲线所满足的微分方程 (1)解:设曲线为)(x y y = 由条件得2x y =' (2) 解:设曲线为)(x y y =,则曲线上点),(y x P 处的法线斜率为y k '- =1 由条件知PQ 中点的横坐标为0,所以Q 点的坐标为)0,(x -,从而有 01 ()y x x y -=-' --
即:20yy x '+= 注:DQ PD k = 习题4-2 1、求下列微分方程的通解 (1)sec (1)0x ydx x dy ++= 解:原方程变形为:cos 1x ydy dx x =- + 积分:11 cos 1 x ydy dx x +-=-+?? 得:sin ln 1y x x C =-+++ 所求的通解为:C y x x =++-sin 1ln (2) 10x y dy dx += 解:原方程变形为: 1010 x y dy dx = 积分:1010x y dy dx =? ? 得:1111010ln10ln10 y x C -=+ 所求的通解为:1010x y C --= (3)ln y y y '= 解:原方程变形为: ln dy dx y y = 积分:1ln dy dx y y =? ? 得:ln ln y x C =+,2ln x y C e = 所求的通解为:x Ce y e = 注:21,2C C e C e C ==; (4)tan cot ydx xdy = 解:原方程变形为:cot tan ydy xdx =