数一模拟3答案
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模拟试题三一、选择题:(1)B (2)C (3)B (4)B (5)A (6)C (7)D (8)A 二、填空题(9)_.1212e (10)0 (11)(2)2x y x e x =-++(12)23 (13)2123n + (14)112π+三、解答题:15—23小题,共94分.请将解答写在答题纸指定位置上.解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤.(15)(本题满分9分)求极限()222012lim cos sin x x x x e x→+-解:0x →241128x x +-,21cos 12x x -,221x e x +所以()2222002211182lim lim 312cos sin ()2x x x x x x e x x x →→+==--- (16)(本题满分10分)在抛物线2,(08)y x x =≤≤上求一点,使得该点的切线与直线08y x ==与所围成的三角形面积最大。
解:过抛物线上一点2(,)a a 的切线斜率为2()'|2x a x a ==,于是切线方程为22()y a a x a -=-。
将0y =代入直线方程得直线与0y =交点的横坐标2a,类似得到直线与8x =交点的纵坐标216a a -。
于是三角形面积3221(8)(16)648224a a S a a a a =--=-+先找极值点。
'0S =解得163a =,代入得16()151.73S ≈ 再找端点。
(0)0,(8)128S S ==。
于是使得三角形面积最大的点为16256(,)39(17)(本题满分12分)设函数()x f 在闭区间[]b a ,上连续,在开区间()b a ,内可导,且()0>'x f ,若极限()ax a x f ax --+→2lim 存在,证明: (1)在()b a ,内()0>x f ; (2)在()b a ,内存在ξ,使()()ξξf dxx f a b ba222=-⎰; (3)在()b a ,内存在与(2)中ξ相异的点η,使 ()()()⎰-=-'b adx x f aab f ξξη222证明:(1)因为()ax a x f ax --+→2lim 存在,故()02lim =-+→a x f a x ,由()x f 在[]b a ,上连续,从而()0=a f 。
又()0>'x f 知()x f 在()b a ,内单调增加,故 ()()0=>a f x f ,()b a x ,∈ (2)设()2x x F =,()()()⎰≤≤=xab x a dt t f x g则()()0>='x f x g ,故()x F ,()x g 满足柯西中值定理的条件,于是在()b a ,内存在点ξ,使()()()()()()⎰⎰--=--aab adtt f dt t f a b a g b g a F b F 22()()ξ='⎪⎭⎫ ⎝⎛'=⎰x dt t f x x a 2,即()()ξξf dxx f a b ba222=-⎰ (3)因()()()()a f f f f -=-=ξξξ0,在[]ξ,a 上应用拉格朗日中值定理,知在()ξ,a 内存在一点η,使()()()a f f -'=ξηξ,从而由(2)的结论得()()()a f dxx f a b ba-'=-⎰ξηξ222,即有 ()()()⎰-=-'b adx x f aab f ξξη222。
(18)(本题满分10)设S 为椭球面122222=++z y x 的上半部分,点()S z y x P ∈,,,π为S 在点P 处的切平面,()z y x ,,ρ为原点到π的距离,求(),,SzdS x y z ρ⎰⎰解:先求出()z y x ,,ρ,设()Z Y X ,,为π上任一点,则π的方程为 ()()()02=-+-+-z Z z y Y y x X x即0122=-++zZ Y yX x ()222224211221000,,y x z y x z y x --=+⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛-++=ρ由S 的方程⎪⎪⎭⎫⎝⎛+-=22122y x z ,于是σσd y x y x d y z x z ds ⎪⎪⎭⎫⎝⎛+---=⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂+⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+=221241222222这样()()⎰⎰⎰⎰--=SDd y x dS z y x z σρ22441,, 区域()2222:≤+y x D所以 原式()⎰⎰=-=ππθ2020223441rdr r d (19)(本题满分11分)设幂级数在负无穷到正无穷内收敛,其和函数()y x 幂级数为nna x∑ ,且和函数240,(0)0,(0)1y xy y y y ''''--===(1) 证明:221nn a a n +=+,1,2.3,......n = (2) 求()y x 的表达式解:(1)由0()nn n y x a x∞==∑,得11()n nn y x na x∞-='=∑,222()(1)(2)(1)n n n n n n y x n n a xn n a x ∞∞-+==''=-=++∑∑代入240y xy y '''--=,得121(2)(1)240nn n n n n n n n n n ax x na xa x ∞∞∞-+===++--=∑∑∑比较n x 的系数可得2(2)(1)240n n n n n a na a +++--= 化简即得221nn a a n +=+,1,2,3,......n = (2)又由(0)0,(0)1y y '==,可得到010,1a a ==所以01,1()!2n n a n n ⎧⎪⎪=⎨-⎪⎪⎩是奇是偶 因此57213()......2!3!!n x x x y x x x n +=++++++24622(1......)2!3!!nx x x x x x xe n =++++++=(20)(本题满分11分)设33()ij A a ⨯=是实矩阵,满足:(1)()()(,1,2,3)ij ij a A i j ==,其中ij A 为元素ij a 的代数余子式; (2)331a =-; (3)1A =求非齐次线性方程组001Ax ⎛⎫⎪= ⎪ ⎪⎝⎭的解解:因为()()(,1,2,3)ij ij a A i j ==,所以有TA A *=,又222313132323333313233A a A a A a A a a a =++=++ 即22313211a a =++,于是31320a a ==根据A 可逆知001Ax ⎛⎫⎪= ⎪ ⎪⎝⎭有唯一解,且10001000111T x A A A A -*⎛⎫⎛⎫⎛⎫ ⎪ ⎪ ⎪=== ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭311112122122233231323333000011a a a a a a a a a a a a ⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫ ⎪ ⎪⎪ ⎪=== ⎪ ⎪⎪ ⎪ ⎪⎪ ⎪ ⎪-⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭(21)(本题满分10)设有n 元实二次型,()()()()()222212112223111,,...,...n n n n n n f x x x x a x x a x x a x x a x --=++++++++,其中(1,2,...,)i a i n =为实数。
试问:当12,,...,n a a a 满足何种条件时,二次型()12,,...,n f x x x 为正定二次型。
解:由二次型的形式,我们可以作代换111222231111...........n n n nn n n y x a x y x a x y x a xy x a x ---=+⎧⎪=+⎪⎪⎨⎪=+⎪=+⎪⎩ 写成矩阵形式为11122211110...0001...00001...00000 (10)...01n n n n n na y x a y x y x a y x a---⎛⎫⎛⎫⎛⎫ ⎪ ⎪ ⎪⎪ ⎪⎪ ⎪ ⎪⎪= ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎪⎝⎭ 此时原二次型12(,,...,)n f x x x 变形为2221212(,,...,)...n n f x x x y y y =+++ 因此上式为正定阵,要求原二次型正定的充要条件为替换阵是可逆的即12112110...0001...00001 001(1)...000 (10)...01n n n na a a a a a a +-≠=+-即12...(1)n n a a a ≠-时,原二次型为正定二次型.(22)(本题满分11分)设随机变量X 和Y 的联合分布是正方形(){},:13,13G x y x y =≤≤≤≤的均匀分布。
试求随机变量U X Y =-的概率密度()p u解:X 和Y 的联合概率密度为1,1,3(,)40,x y f x y ⎧≤≤⎪=⎨⎪⎩其它设U 的分布函数为()F u ,则{}{}()F u P U u P X Y u =≤=-≤ 由于02X Y ≤-≤,可知当0u <时,()0F u =;当2u ≥时,()1F u = 当02u ≤<时,{}{}211()1(2)44u x y uF u P U u P X Y u dxdy u -≤-≤=≤=-≤==--⎰⎰ 可知20,01()1(2),0241,2u F u u u u <⎧⎪⎪=--≤<⎨⎪≥⎪⎩,进而有1,02()20,u u p u ⎧-<<⎪=⎨⎪⎩其它(23)(本题满分10分)设总体X 的概率密度为:360(),(;)0,xx x f x θθθθ⎧<<-⎪=⎨⎪⎩其他其中θ是未知参数,12,,...,n X X X 是来自总体X 的简单随机样本,(1)求θ的矩估计量θ; (2)求()D θ.解:(1)34233330000666()()()342x x x EX xf x dx x x dx x x dx θθθθθθθθθθθ+∞-∞⎛⎫ ⎪==-=-=-= ⎪⎝⎭⎰⎰⎰,所以2X θ=,故2X θ=为θ的矩估计.(2)()4522223433300006663()()()4510x x x E Xx f x dx x x dx x x dx θθθθθθθθθθθ+∞-∞⎛⎫ ⎪==-=-=⋅-= ⎪⎝⎭⎰⎰⎰,222223()()10220DX EX EX θθθ=-=-=,()222211144()24205n ni i i i D D X D X DX n n n n n θθθ==⎛⎫====⋅⋅= ⎪⎝⎭∑∑.。