北京理工大学2008级数值分析试题及答案

绝密★使用完毕前2008年普通高等学校校招生全国统一考试 数学（理工农医类）（北京卷）本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，第Ⅰ卷1至2页，第Ⅱ卷3至9页，共150分。

考试时间120分钟。

考试结束，将本试卷和答题卡一并交回。

第Ⅰ卷（选择题 共40分）注意事项：1答第Ⅰ卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号、考试科目涂写在答题卡上。

2.每小题选出答案后，用钢笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。

如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案。

不能答在试卷上。

一、本题共8小题。

每小题5分，共40分。

在每小题列出的四个选项中，选出符合题目要求的一项。

（1）已知全集∪＝R ，集合A =|x |-2≤x ≤3|，B =|x |x 〈-1或x 〉4|，那么集合A ∩（εv B ）等于(A)|x |-2≤x 〈4| （B ）|x |x ≤3或≥4| (C)|x |-2≤x <-1(D)|x | -1≤x ≤3|(2)若a =2a ,b =log,3,c =log,sin 52 ,则 (A ）a >b >c(B)b >a >c(C)c>a>b (D)b >c>a(3)“函数f (x )(x ∈R)存在反函数”是“函数f (x )在R 上为增函数”的(A)充分而不必要条件 （B ）必要而不充分条件 (C)充分必要条件 （D ）即不充分也不必要条件（4）若点P 到直线x =－1的距离比它到点（2，0）的烛1，则点P 的轨迹为 （A ）圆 （B ）椭圆 （C ）双曲线 （D ）抛物线 x -y +1≥0,（5）若实数x ,y 满足 x +y ≥0, 则z =3x +y 的最小值是x ≤0,(A)0(B)1(C)3 (D)9(6)已知数列｜a n ｜对任意的p,q ∈N m满足a p+q =a p +a q ,且a P =-6,那么a p +q 等于 （A ）-165 (B)-33 (C)-30 (D)－21（7）过直线y =x 上的一点作圆（x -5）2=2的两条切线l 1，l 2，当直线l 1，l 2关于y =x 对称时，综们之间的夹角为（A ）30° （B ）45° (C)60° (D)90°(8)如图，动点P 在正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1的对角线BD 1上。

北京理工大学信息科学技术学院自动控制理论1999——2000，2002——2008自动控制理论（非控类）2004电子技术（含模拟、数字部分）1999——2000，2002——2008模拟电子技术与数字电子技术2000——2002模拟与数字电路1999——2000，2002微机控制与应用技术2002——2008控制工程基础2003——2008物理光学2003——2004，2007——2008应用光学1999——2008，2010（2010为回忆版）波动光学2002大学物理2006——2008精密机械设计2003——2008（其中2003年称“精密机械基础”）激光原理1999——2001，2005——2008电子电路2003——2005，2007——2008电路分析基础1999——2000信号处理导论2003——2008信号与系统1996——2002半导体物理学1999——2008电磁场理论1999——2000，2002——2008微机原理及应用2004——2005电动力学2003——2004理论力学1996——2008（96——98非原版）生物化学1999——2008（注：2007年试卷共11页，缺P5-6页）生物化学（A）2005——2006，2008计算机专业基础（含计算机组织与结构、数据结构）2007计算机技术基础（含计算机组成原理、操作系统和数据结构）2003——2006计算机原理（含操作系统）1999——2002程序设计1999——2000计算机系统结构基础（含计算机组成原理、计算机网络和数据结构）2004——2005 软件理论基础（含离散数学、操作系统、数据结构）1999——2005数据结构与程序设计2004——2008微波技术基础1999——2000晶体管理原理与制造1999——2000机电工程学院电子技术（含模拟、数字部分）1999——2000，2002——2008电子技术基础2007——2008自动控制理论1999——2000，2002——2008自动控制理论（非控类）2004电磁学2005——2008量子力学2005——2008运筹学2001——2008工程力学基础2007——2008流体力学基础2006工程流体力学2005数学物理方程2002——2006数学物理方法2000材料力学1997——1999，2002——2008理论力学1996——2008（96——98非原版）电动力学2003——2004微机控制与应用技术2002——2008控制工程基础2003——2008精密机械设计2003——2008（其中2003年称“精密机械基础”）应用光学1999——2008，2010（2010为回忆版）波动光学2002微机原理及应用2004——2005有机化学1997——2008无机化学（A）2003——2007无机化学（B）2003——2005，2007——2008分析化学2003——2008分析化学(A)2006物理化学2003——2008高分子物理2005——2008高分子化学及高分子物理2003——2004安全系统工程2003——2005，2008工程热力学（不含传热学）2003——2008爆炸与安全技术2005爆炸及其作用2006爆轰理论2003——2005化学2002——2005传感与测试技术2004——2005算法语言1998微波技术基础1999——2000晶体管理原理与制造1999——2000传热学2000应用电子技术2004机械与车辆工程学院电子技术（含模拟、数字部分）1999——2000，2002——2008 电子技术基础2007——2008自动控制理论1999——2000，2002——2008自动控制理论（非控类）2004机械设计2001——2008机械设计原理2001机械制造工程基础2003——2008机械制造工艺学2002理论力学1996——2008（96——98非原版）微机控制与应用技术2002——2008应用光学1999——2008，2010（2010为回忆版）电路分析基础1999——2000模拟电子技术与数字电子技术2000——2002模拟与数字电路1999——2000，2002精密机械设计2003——2008（其中2003年称“精密机械基础”）控制工程基础2003——2008微机原理及应用2004——2005工程热力学（不含传热学）2003——2008物理化学2003——2008工程力学基础2007——2008流体力学基础2006工程流体力学2005交通运输系统工程学2005，2007——2008微波技术基础1999——2000晶体管理原理与制造1999——2000数字电路与数字信号处理2008材料科学与工程学院物理化学（A）2008高分子物理2005——2008高分子化学及高分子物理2003——2004材料科学基础2003——2007材料力学1997——1999，2002——2008普通化学2008综合化学2008有机化学1997——2008无机化学（A）2003——2007无机化学（B）2003——2005，2007——2008分析化学2003——2008分析化学(A)2006理论力学1996——2008（96——98非原版）电化学原理2003——2006微波技术基础1999——2000晶体管理原理与制造1999——2000化工与环境学院自动控制理论1999——2000，2002——2008自动控制理论（非控类）2004过程控制原理2000——2005，2007——2008化工原理2002——2008有机化学1997——2008无机化学（A）2003——2007无机化学（B）2003——2005，2007——2008分析化学2003——2008分析化学(A)2006物理化学2003——2008电化学原理2003——2006环境微生物学2007——2008工程热力学（不含传热学）2003——2008微波技术基础1999——2000晶体管理原理与制造1999——2000生命科学与技术学院生物化学1999——2008（注：2007年试卷共11页，缺P5-6页）生物化学（A）2005——2006，2008分析化学2003——2008分析化学(A)2006细胞生物学2004——2006微生物学2005——2008分子生物学2007——2008有机化学1997——2008无机化学（A）2003——2007无机化学（B）2003——2005，2007——2008药理学2007信号处理导论2003——2008信号与系统1996——2002电子电路2003——2005，2007——2008物理光学2003——2004，2007——2008应用光学1999——2008，2010（2010为回忆版）波动光学2002信号理论基础2007——2008计算机专业基础（含计算机组织与结构、数据结构）2007计算机技术基础（(含计算机组成原理、操作系统和数据结构）2003——2006计算机原理（含操作系统）1999——2002程序设计1999——2000计算机系统结构基础（含计算机组成原理、计算机网络和数据结构）2004——2005 软件理论基础（含离散数学、操作系统、数据结构）1999——2005数据结构与程序设计2004——2008理学院电子技术（含模拟、数字部分）1999——2000，2002——2008大学物理2006——2008数学分析1995，1999——2000，2003——2008高等代数2003——2008电磁学2005——2008量子力学2005——2008电动力学2003——2004普通化学2008综合化学2008无机化学（A）2003——2007无机化学（B）2003——2005，2007——2008分析化学2003——2008分析化学(A)2006物理化学（A）2008物理化学2003——2008有机化学1997——2008理论力学1996——2008（96——98非原版）材料力学1997——1999，2002——2008工程热力学（不含传热学）2003——2008数学物理方程2002——2006数学物理方法2000电路分析基础1999——2000模拟电子技术与数字电子技术2000——2002模拟与数字电路1999——2000，2002激光原理1999——2001，2005——2008微机控制与应用技术2002——2008爆炸与安全技术2005爆炸及其作用2006电化学原理2003——2006工程力学基础2007——2008流体力学基础2006工程流体力学2005微波技术基础1999——2000晶体管理原理与制造1999——2000管理与经济学院宏微观经济学2008管理学2003——2008（2003，2004名称叫做“管理学基础”。

[考研类试卷]2008年工程硕士研究生学位课程（数值分析）真题试卷B一、填空题请完成下列各题，在各题的空处填入恰当的答案。

1 为了使计算y=11+的乘除法运算次数尽量地少，应将该表达式改为_____．2 求方程x-f(x)=0根的牛顿迭代格式是_____3 设A=则‖A‖∞=_______4 解方程组的Jacobi迭代格式为______5 设f(x)=8x4+3x3-98x+1,则差商f[2，4，8，16，32]=______6 记h=(b-a)／n，x i=a+ih，0≤i≤n，则计算I(f)=的复化Simpson公式为______，代数精度为______7 用简单迭代法求非线性方程x-lnx=2在(2，+∞)内的根，要求精确至6位有效数字，并说明所用迭代格式为什么是收敛的．8 给定线性方程组 1)写出Gauss-Seidel迭代格式； 2)分析此迭代格式的收敛性．9 1)给定如下数据表：求f(x)的2次插值多项式L(x)；2)利用如下数据表：求f(x)的3次插值多项式H(x)．10 求a，b，使得达到最小，并求出此最小值．11 求系数A1，A2，A3，使得求积公式≈A1f(-1)+A2f(-1/3)+A3f(2/3)的代数精度尽可能高，并指出所达到的代数精度的次数．12 给定常微分方程初值问题取正整数n，并记h=(b-a)／n，x i=a十ih，0≤i≤n．1)分析如下求解公式的局部截断误差y i+1=y i+[f(x i+1,y i+1)+f(x i,y i)](A)2)分析如下求解公式的局部截断误差y i+1=y i+[3f(x i，y i)-f(x i-1，y i-1)]；(B)3)指出以上两个求解公式各是儿阶公式，并从局部截断误差的大小、显隐格式及单多步公式几方面作一个简单的比较．。

12008级研究生数值分析试题A 卷答案一、单选题（3*5=10分）1、A ；2、B ；3、C ；4、B ；5、C 二、填空题（3*5=10分）1、2124x -；2、100300115/31100200125/321002/3001⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎪⎪⎪⎪⎪⎪ ⎪⎪⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭；3、0<w<2；4、2阶，1阶；5、10.123三、（10分） 解： 设010,1x x == ，由2点3次Hermite 插值公式可得，1333()[()()()()]j j j j j H x H x x H x x αβ='=+∑=22100(12)()(1)()101010x x x x ----+---- 8分 =232x x - 2分四、（10分）解：{1,}spanx φ=，()f x Cosx =，设所求最佳平方逼近为：*101()P x a a x =+则法方程为：00001101001111(,)(,)(,)(,)(,)(,)a a f a a f ϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕ+=⎧⎨+=⎩ 即201230112828242a a a a πππππ⎧+=⎪⎪⎨-⎪+=⎪⎩ 8分01011.5708 1.233711.2337 1.29190.5708a a a a +=⎧⎨+=⎩解得： 8分 011.1585,0.6644a a ==-于是，*1() 1.15850.6644P x x =- 2分五、（10分）解：1()1k k A x dx n π-==+⎰，取n=2,0123A A A π===5分令33()430T x x x =-=，则高斯点0120,22x x x =-==于是1[((0)3f f f π-≈++⎰5分 六、（10分）解：设A=111213212223313233100100100u u u l u u ll u ⎛⎫⎛⎫⎪⎪ ⎪⎪ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭=100123010050111002⎛⎫⎛⎫ ⎪⎪⎪⎪ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭5分2由Ly=b,求y={1,0,-2},由Ux=y 求x={4,0,-1} 5分 七、解答下列各题（3*10=30分） 1、解：Jacobi 迭代计算格式为:(1)()()123(1)()()213(1)()()312111;5510111;51020121);333k k k k k k k k k x x x x x x x x x +++⎧=++⎪⎪⎪=++⎨⎪⎪=++⎪⎩101/51/5()1/501/101/32/30J B D L U -⎛⎫⎪=+= ⎪ ⎪⎝⎭, 5分 113/15J B =，于是，1()1J G B ρ<<，即迭代收敛。

北京理工大学2007-2008第二学期数学分析B 综合练习(1)专业__________班级____________姓名___________学号___________分数________一．填空题（每小题4分,共40分）1.设向量→AB 的终点坐标为()7,1,2-B ，它在x 轴、y 轴、z 轴上的投影依次为4、4-和7，则该向量的起点A 的坐标为_________．2.设a 、b 、c 都是单位向量，且满足0 =++c b a ，则=⋅+⋅+⋅a c c b b a _________．3．曲线⎩⎨⎧==++z y z y x 22221在zOx 面上的投影曲线的方程为_________________.4．过点)1,2,1(-P 且与直线1432-=-=+-=t z t y t x ，，垂直的平面方程为_____________________.5．直线31221z y x =--=+与平面05=---z y x 的关系是___________________.6.设()()xy xy z 2cos sin +=，则=∂∂yz ___________________.7.设),(x y x z F x u k =,其中k 是常数，F 有一阶连续偏导数，则=∂∂+∂∂+∂∂zu z y u y x u x _______________.8.设yx z =，则=∂∂∂y x z 2___________________.9设,xy z =则=∂∂)0,0(x z___________________.10．设方程确定函数),(y x z z =，则dz ___________________．二．选择填空题（每小题5分,共20分）(以下每题只有一个答案是正确的)1．下列直线中平行xOy 坐标面的是().(A ）.233211+=+=-z y x ；（B ）.⎩⎨⎧=--=--04044z x y x ；(C).10101z y x =-=+；(D ）.3221=+=+=z t y t x ，，．2．在点(,)x y 00处z f x y =(.)有偏导数f x y f x y x y (,),(,)0000是其存在全微分的().（A).充分条件;(B).充要条件;(C).必要条件;(D).既不是充分条件也不是必要条件.3．对函数z f x y =(,)，下列有关偏导数与全微分关系中正确的命题是().(A).偏导数不连续，则全微分必不存在;(B).偏导数连续，则全微分必存在;(C).全微分存在，则偏导数必连续;(D).全微分存在，而偏导数不一定存在.4．设),(222z y x f u -+=则=∂∂x u ().(A).'2xf ;(B).f u x ∂∂2;(C).)(2222z y x f x -+∂∂;(D))(2222z y x u x-+∂∂.5．在区域δδ<-<-00,:y y x x D 内，,0),(≡y x f x 0),(≡y x f y 是C y x f =),(（常数）的().(A)必要条件;(B)充分条件;(C)充要条件;(D)既非充分也非必要条件.三.(10分)设,5,2==b a a 与b 的夹角32),(π=b a ,且b a 17+λ与b a -3垂直,求λ的值.四.(10分）求过直线11:121x y z L +-==-的平面π，使它平行于直线123:321x y z L ---'==.五．(10分)设函数),(y x f z =在点)1,1(处可微,且1)1,1(=f ,2)1,1(=∂∂x f ,3)1,1(=∂∂y f,)),(,()(x x f x f x =ϕ,求13)(=x x dx d ϕ.六.(10分)设()u f 具有二阶连续导数，且()y e f z x sin =满足方程z e y z x z x 22222=∂∂+∂∂，求函数()u f 的表达式．北京理工大学2007-2008第二学期数学分析B 练习(1)参考解答一．填空题1.()0,3,2-．2.23-．3.⎩⎨⎧==++0122y z z x .4．043=+--z y x ．5．平行.6.()()()xy xy x xy x sin cos 2cos -.7.⎪⎭⎫⎝⎛x y x z F kx k ,．8.()x y x y ln 11+-．9.010．．二.选择题1．D ．2．C ．3．B ．4．A ．5．C ．三.2217)51(3)3()17(b b a a b a b a -⋅-+=-⋅+λλλ068017517)21(52)51(122=-=⨯--⨯⨯⨯-+=λλλ40=λ四.220:220x y L y z -+=⎧⎨+-=⎩设π：22(22)0x y y z λ-+++-=，{2,1,2}n λλ=- ，{3,2,1}s = //L π'⇒n s ⊥ ，故{2,1,2}{3,2,1}0λλ-⋅=，解得1λ=-，所求平面为:20x y z π--+=五．)()(3)(23x x x dx d ϕϕϕ'=))],(),())(,(,()),(,()[(32x x f x x f x x f x f x x f x f x y x y x '+''+'=ϕ,1)1,1())1,1(,1()1(===f f f ϕ,2)1,1())1,1(,1(='='x x f f f ,3)1,1())1,1(,1(='='y y f f f ,13)(=x x dx dϕ51)]32(32[132=+⨯+⨯⨯=.六.设y e u x sin =，则有()y e u f x zx sin '=∂∂，()ye uf y zx cos '=∂∂所以()()y e u f y e u f x zx x sin sin 2222'+''=∂∂()()ye uf y e u f x zx x sin cos 2222'-''=∂∂代入方程z e y zx z x 22222=∂∂+∂∂，得()()()()z e y e u f y e u f y e u f y e u f x x x x x 22222sin cos sin sin ='-''+'+''即()()x x e u f e u f 22=''得微分方程()()0=-''u f u f 解得通解为()u u e C e C u f -+=21（1C 与2C 为任意常数）。

数值分析复习题一、选择题1. 3.142和3.141分别作为π的近似数具有（ ）和（ ）位有效数字. A ．4和3 B ．3和2 C ．3和4 D ．4和42. 已知求积公式()()211211()(2)636f x dx f Af f ≈++⎰，则A ＝（ ）A ． 16B ．13C ．12D ．233. 通过点()()0011,,,x y x y 的拉格朗日插值基函数()()01,l x l x 满足（ ）A ．()00l x ＝0，()110l x = B ．()00l x ＝0，()111l x =C ．()00l x ＝1，()111l x = D ．()00l x ＝1，()111l x =4. 设求方程()0f x =的根的牛顿法收敛，则它具有（ ）敛速。

A ．超线性B ．平方C ．线性D ．三次5. 用列主元消元法解线性方程组1231231220223332x x x x x x x x ++=⎧⎪++=⎨⎪--=⎩ 作第一次消元后得到的第3个方程（ ）.A ．232x x -+= B ．232 1.5 3.5x x -+= C ．2323x x -+= D ．230.5 1.5x x -=-二、填空1. 设2.3149541...x *=，取5位有效数字，则所得的近似值x= .2.设一阶差商()()()21122114,321f x f x f x x x x --===---，()()()322332615,422f x f x f x x x x --===--则二阶差商()123,,______f x x x =3. 设(2,3,1)TX =--, 则2||||X = ，=∞||||X 。

4．求方程 21.250x x --= 的近似根，用迭代公式 1.25x x =+，取初始值 01x =， 那么 1______x =。

5．解初始值问题 00'(,)()y f x y y x y =⎧⎨=⎩近似解的梯形公式是 1______k y +≈。

数值分析复习试题第一章 绪论 一. 填空题 1.*x 为精确值x 的近似值;()**x f y =为一元函数()x f y =1的近似值；()**,*y x f y =为二元函数()y x f y ,2=的近似值，请写出下面的公式：**e x x =-:***r x xe x -=()()()*'1**y f x x εε≈⋅ ()()()()'***1**r r x f x y x f x εε≈⋅()()()()()**,**,*2**f x y f x y y x y x yεεε∂∂≈⋅+⋅∂∂()()()()()****,***,**222r f x y e x f x y e y y x y y y ε∂∂≈⋅+⋅∂∂ 2、 计算方法实际计算时，对数据只能取有限位表示，这时所产生的误差叫 舍入误差.3、 分别用2.718281，2.718282作数e 的近似值，则其有效数字分别有 6位和 7 1.73≈（三位有效数字）-211.73 10 2≤⨯。

4、 设121.216, 3.654x x ==均具有3位有效数字,则12x x 的相对误差限为 0.0055 .5、 设121.216, 3.654x x ==均具有3位有效数字，则12x x +的误差限为 0。

01 。

6、 已知近似值 2.4560A x=是由真值T x 经四舍五入得到,则相对误差限为 0。

0000204 。

7、 递推公式,⎧⎪⎨⎪⎩0n n-1y =y =10y -1,n =1,2,如果取01.41y ≈作计算，则计算到10y 时，误差为8110 2⨯;这个计算公式数值稳定不稳定 不稳定 。

8、 精确值 14159265.3*=π，则近似值141.3*1=π和1415.3*2=π分别有 3 位和 4 位有效数字。

9、 若*2.71828x e x =≈=,则x 有 6 位有效数字，其绝对误差限为1/2＊10—5。

数值分析上机作业第 1 章1.1计算积分，n=9。

（要求计算结果具有6位有效数字）程序：n=1:19;I=zeros(1,19);I(19)=1/2*((exp(-1)/20)+(1/20));I(18)=1/2*((exp(-1)/19)+(1/19));for i=2:10I(19-i)=1/(20-i)*(1-I(20-i));endformat longdisp(I(1:19))结果截图及分析：在MATLAB中运行以上代码，得到结果如下图所示：当计算到数列的第10项时，所得的结果即为n=9时的准确积分值。

取6位有效数字可得.1.2分别将区间[-10.10]分为100,200,400等份，利用mesh或surf命令画出二元函数z=的三维图形。

程序：>> x = -10:0.1:10;y = -10:0.1:10;[X,Y] = meshgrid(x,y);Z = exp(-abs(X))+cos(X+Y)+1./(X.^2+Y.^2+1);subplot(2,2,1);mesh(X,Y,Z);title('步长0.1')>> x = -10:0.2:10;y = -10:0.2:10;[X,Y] = meshgrid(x,y);Z = exp(-abs(X))+cos(X+Y)+1./(X.^2+Y.^2+1);subplot(2,2,1);mesh(X,Y,Z);title('步长 0.2')>>x = -10:0.05:10;y = -10:0.05:10;[X,Y] = meshgrid(x,y);Z = exp(-abs(X))+cos(X+Y)+1./(X.^2+Y.^2+1);subplot(2,2,1);mesh(X,Y,Z);title('步长0.05')结果截图及分析：由图可知，步长越小时，绘得的图形越精确。

课程编号：A071001 北京理工大学2007-2008学年第二学期数学分析B 期中试题一. 填空题（每小题4分, 共32分）1. 曲线⎩⎨⎧==+0132322z y x 绕x 轴旋转一周所得旋转曲面S 的方程为__________________, S 在点)2,1,1(-处的法向量=n ___________________.2. 已知k j i a ++=, 则垂直于a 且垂直于y 轴的单位向量=b ________________.3. 设⎰⎰+=D d y x I σ21)(, ⎰⎰+=D d y x I σ)(2, ⎰⎰+=D d y x I σ)ln(3, D 是由直线21=+y x , 1=+y x 及两坐标轴所围成的区域, 则将321,,I I I 从小到大排列得_________________.4. 设金属板上的电压分布为224250y x V --=, 则在点)2,1(-处沿方向_____________电压升高得最快, 并且电压沿此方向上升的速率为__________.5. 已知三点C B A ,,的向径分别为k j i r ++=421, k j i r 5732++=, k n j m i r ++=43,且C B A ,,三点在一条直线上, 则=m ________, =n _________.6. 已知平面π在第一卦限与三坐标面所围成的四面体的体积为89, 且与平面522:1=++z y x π平行, 则π的方程为_________________________.7. 设),(y x f z =满足x x ye f =', 且y y f ln ),0(=, 则=),(y x f ____________________.8. 设直线⎩⎨⎧=++-=++-03648505:z y x z y x L , 平面85:=+-z y x λπ, 若π//L , 则=λ________, L 到π的距离=d _________.二. (9分) 设),(y x e xy f z -=, 其中f 有二阶连续偏导数, 求x z ∂∂, y z ∂∂, 22x z ∂∂. 三. (9分) 求曲线⎩⎨⎧=++=++1272222z y x z y x 在点)1,2,1(-处的切向量及切线方程.四. (9分) 计算二重积分⎰⎰=x x y dy ye dx I 10. 五. (9分) 设0ln 2=-+⎰-x y t dt e z z , 求y x z ∂∂∂2.六. (10分) 求曲面22y x z +=与221y x z --=所围立体的体积.七. (10分) 已知平面π经过直线⎩⎨⎧=-+=-+0272210:z y x z y x L 且与曲面273222=-+z y x 相切, 求π的方程..八. (12分) 求椭球面12222=++z y x 上距离平面62:=+-z y x π最近和最远的点的坐标, 并证明在此两点处椭球面的切平面与平面π平行.。

第一章 随机事件和概率一. 填空题1. 设A, B, C 为三个事件, 且=−=∪∪=∪)(,97.0)(,9.0)(C AB P C B A P B A P 则____. 解.)(1)(1)()()()(ABC P AB P ABC P AB P ABC AB P C AB P +−−=−=−=−=)(C B A P ∪∪－)(B A P ∪= 0.97－0.9 = 0.072. 设10件产品中有4件不合格品, 从中任取两件, 已知所取两件产品中有一件是不合格品, 另一件也是不合格品的概率为_______.解. , }{合格品二件产品中有一件是不=A }{二件都是不合格品=B 511)()()()()|(2102621024=−===c c c c A P B P A P AB P A B P 注意: = }{合格品二件产品中有一件是不}{不合格品二件产品中恰有一件是 + }{二件都是不合格品所以; B AB B A =⊃,}{二件都是合格品=A 3. 随机地向半圆a x ax y (202−<<为正常数)内掷一点, 点落在半圆内任何区域的概率与区域的面积成正比, 则原点和该点的连线与x 轴的夹角小于4π的概率为______.解. 假设落点(X, Y)为二维随机变量, D 为半圆. 则 121)),((2==∈a kD Y X P π, k 为比例系数. 所以22ak π= 假设D 1 = {D 中落点和原点连线与x 轴夹角小于4π的区域}πππ121)2141(2)),((22211+=+=×=∈a a a D k D Y X P 的面积. 4. 设随机事件A, B 及其和事件A ∪B 的概率分别是0.4, 0.3, 0.6, 若B 表示B 的对立事件, 则积事件B A 的概率)(B A P = ______.解. =+−+=)()()()(B A P B P A P AB P 0.4 + 0.3－0.6 = 0.1 3.01.04.0)()()(=−=−=AB P A P B A P .5. 某市有50%住户订日报, 有65%住户订晚报, 有85%住户至少订这两种报纸中的一种, 则同时订这两种报纸的住户的百分比是________. 解. 假设A = {订日报}, B = {订晚报}, C = A + B. 由已知 P(A) = 0.5, P(B) = 0.65, P(C) = 0.85.所以 P(AB) = P(A) + P(B)－P(A + B) = 0.5 + 0.65－0.85 = 0.3.6. 三台机器相互独立运转, 设第一, 第二, 第三台机器不发生故障的概率依次为0.9, 0.8, 0.7, 则这三台机器中至少有一台发生故障的概率________. 解. 设A i 事件表示第i 台机器运转不发生故障(i = 1, 2, 3). 则 P(A 1) = 0.9, P(A 2) = 0.8, P(A 3) = 0.7,)()()(1)(1)()(321321321321A P A P A P A A A P A A A P A A A P −=−==++ =1－0.9×0.8×0.7=0.496.7. 电路由元件A 与两个并联元件B, C 串联而成, 若A, B, C 损坏与否相互独立, 且它们损坏的概率依次为0.3, 0.2, 0.1, 则电路断路的概率是________. 解. 假设事件A, B, C 表示元件A, B, C 完好.P(A) = 0.7, P(B) = 0.8, P(C) = 0.9. 事件线路完好 = A(B + C) = AB + AC.P(A(B + C) ) = P(AB + AC) = P(AB)+P(AC)－P(ABC) = P(A)P(B) + P(A)P(C)－P(A)P(B)P(C) = 0.7×0.8 +0.7×0.9－0.7×0.8×0.9 = 0.686. 所以 P(电路断路) = 1－0.686 = 0.314.8. 甲乙两人投篮, 命中率分别为0.7, 0.6, 每人投三次, 则甲比乙进球多的概率______. 解. 设X 表示甲进球数, Y 表示乙进球数.P(甲比乙进球多) = P(X = 3, Y = 2) +P(X = 3, Y = 1) + P(X = 3, Y = 0) + P(X = 2, Y = 1) +P(X = 2, Y = 0) + P(X = 1, Y = 0) = P(X = 3)P(Y = 2) +P(X = 3)P(Y = 1) + P(X = 3)P(Y = 0) + P(X = 2)P(Y = 1) +P(X = 2)P(Y = 0) + P(X = 1)P(Y = 0)=+⋅⋅⋅21336.04.07.0c +⋅⋅⋅6.04.07.02233c 334.07.0⋅++⋅⋅⋅⋅⋅2132134.06.07.03.0c c +⋅⋅⋅32134.07.03.0c 32134.03.07.0⋅⋅⋅c = 0.148176 + 0.098784 +0.021952 + 0.127008 + 0.028224 + 0.012096= 0.43624.9. 三人独立破译一密码, 他们能单独译出的概率分别为41,31,51, 则此密码被译出的概率_____.解. 设A, B, C 表示事件甲, 乙, 丙单独译出密码., 则41)(,31)(,51)(===C P B P A P . P(A + B + C) = P(A) + P(B) + P(C)－P(AB)－P(AC)－P(BC) + P(ABC)= P(A) + P(B) + P(C)－P(A)P(B)－P(A)P(C)－P(B)P(C) + P(A)P(B)P(C) =53413151413141513151413151=⋅⋅+⋅−⋅−⋅−++.二．单项选择题.1. 以A 表示“甲种产品畅销, 乙种产品滞销”, 则对立事件A 为(A) “甲种产品滞销, 乙种产品畅销” (B) “甲、乙产品均畅销”(C) “甲种产品滞销” (D) “甲产品滞销或乙产品畅销” 解. (D)是答案.2. 设A, B, C 是三个事件, 与事件A 互斥的事件是(A) C A B A + (B) )(C B A + (C) ABC (D) C B A ++ 解. ==++C B A A )C B A A(φ, 所以(D)是答案. 3. 设A, B 是任意二个事件, 则(A) P(A ∪B)P(AB)≥P(A)P(B) (B) P(A ∪B)P(AB)≤P(A)P(B) (C) P(A －B)P(B －A)≤P(A)P(B)－P(AB) (D)41)()(≥−−A B P B A P . 解. P(A + B)P(AB)－P(A)P(B) = (P(A) + P(B)－P(AB))P(AB)－P(A)P(B) =－P(A)(P(B)－P(AB)) + P(AB)(P(B)－P(AB) =－(P(B)－P(AB))(P(A)－P(AB)) =－P(B －A)P(A －B) ≤ 0 所以(B)是答案 .4. 事件A 与B 相互独立的充要条件为(A) A + B = Ω (B) P(AB) = P(A)P(B) (C) AB = φ (D) P(A + B) = P(A) + P(B) 解. (B)是答案.5. 设A, B 为二个事件, 且P(AB) = 0, 则 (A) A, B 互斥 (B) AB 是不可能事件 (C) AB 未必是不可能事件 (D) P(A) = 0或P(B) = 0. 解. 概率理论中 P(A) = 0不能推出A 为不可能事件(证明超出大纲要求). 所以(C)是答案.6. 设A, B 为任意二个事件, 且A ⊂B, P(B) > 0, 则下列选项必然成立的是 (A) P(A) < P(A|B) (B) P(A) ≤ P(A|B) (C) P(A) > P(A|B) (C) P(A) ≥ P(A|B) 解. )()()()()()|(A P B P A P B P AB P B A P ≥==(当B = Ω时等式成立). (B)是答案.7. 已知 0 < P(B) < 1, 且P[(A 1 + A 2)|B] = P(A 1|B) + P(A 2|B), 则下列选项必然成立的是 (A))B |P(A )B |P(A ]B |)A P[(A 2121+=+ (B) P(A 1B +A 2B) = P(A 1B) +P(A 2B)(C) P(A 1 +A 2) = P(A 1|B) +P(A 2|B)(D) P(B) = P(A 1)P(B|A 1) + P(A 2)P(B|A 2)解. 由P[(A 1 + A 2)|B] = P(A 1|B) + P(A 2|B)得到)()()()()(])[(2121B P B A P B P B A P B P B A A P +=+, 所以P(A 1B +A 2B) = P(A 1B) +P(A 2B). (B)是答案.三. 计算题1. 某厂生产的产品次品率为0.05, 每100个产品为一批, 抽查产品质量时, 在每批中任取一半来检查, 如果发现次品不多于1个, 则这批产品可以认为合格的, 求一批产品被认为是合格的概率.解. P(该批产品合格) = P(全部正品) + P(恰有1个次品)=2794.050100154995*********=+c cc c c2. 书架上按任意次序摆着15本教科书, 其中有5本是数学书, 从中随机地抽取3本, 至少有一本是数学书的概率.解. 假设A={至少有一本数学书}. A ={没有数学书}P(A ) =9124315310=c c , P(A) = 1－P(A ) = 91673. 全年级100名学生中有男生80名, 来自北京的20名中有男生12名. 免修英语的40名学生中有男生32名, 求出下列概率: i. 碰到男生情况不是北京男生的概率;ii. 碰到北京来的学生情况下是一名男生的概率; iii. 碰到北京男生的概率;iv. 碰到非北京学生情况下是一名女生的概率; v. 碰到免修英语的男生的概率.解. 学生情况: 男生 女生 北京 12 8 免修英语 32 8 总数 80 20i. P(不是北京|男生) =20178068=ii. P(男生|北京学生) =532012=iii. P(北京男生) =10012iv. P(女生|非北京学生) =8012v. P(免修英语男生) =100324． 袋中有12个球, 其中9个是新的, 第一次比赛时从中取3个, 比赛后任放回袋中, 第二次比赛再从袋中任取3个球, 求: i. 第二次取出的球都是新球的概率;ii. 又已知第二次取出的球都是新球, 第一次取到的都是新球的概率.解. i. 设B i 表示第一次比赛抽到i 个新球(i = 0, 1, 2, 3). A 表示第二次比赛都是新球. 于是312339)(c c c B P i i i −=, 31239)|(c c B A P i i −=)()(1)()|()()(3603393713293823193933092312323123933930c c c c c c c c c c c c c c c c c B A P B P A P i i i i i i i +++===∑∑=−−=146.0484007056)201843533656398411()220(12==××+××+××+××=ii. 215484007056)220(20184)()()|()|(2333=××==A P B P B A P A B P5. 设甲、乙两袋, 甲袋中有n 个白球, m 个红球, 乙袋中有N 个白球, M 个红球, 今从甲袋中任取一只放入乙袋, 再从乙袋中任取一球, 问取到白球的概率. 解. 球的情况: 白球 红球 甲袋 n m 乙袋 N M 假设 A = {先从甲袋中任取一球为白球} B = {先从甲袋中任取一球为红球} C = {再从乙袋中任取一球为白球} P(C) = P(C|A)P(A) + P(C|B)P(B)nm mM N N m n n M N N +⋅++++⋅+++=111 ))(1()1(n m M N NmN n +++++=第二章 随机变量及其分布一. 填空题1. 设随机变量X ～B(2, p), Y ～B(3, p), 若P(X ≥ 1) =95, 则P(Y ≥ 1) = _________. 解. 94951)1(1)0(=−=≥−==X P X P 94)1(2=−p , 31=p 2719321)0(1)1(3=⎟⎠⎞⎜⎝⎛−==−=≥Y P Y P2. 已知随机变量X 只能取－1, 0, 1, 2四个数值, 其相应的概率依次为cc c c 162,85,43,21, 则c = ______. 解. 2,16321628543211==+++=c cc c c c 3. 用随机变量X 的分布函数F(x)表示下述概率:P(X ≤ a) = ________. P(X = a) = ________. P(X > a) = ________. P(x 1 < X ≤ x 2) = ________.解. P(X ≤ a) = F(a) P(X = a) = P(X ≤ a)－P(X < a) = F(a)－F(a －0) P(X >a)=1－F(a) P(x 1 < X ≤ x 2) = F(x 2)－F(x 1)4. 设k 在(0, 5)上服从均匀分布, 则有实根的概率为_____.02442=+++k kx x 解. k 的分布密度为⎪⎩⎪⎨⎧=051)(k f其它50≤≤k P{有实根} = P{} 02442=+++k kx x 03216162≥−−k k = P{k ≤－1或k ≥ 2} =535152=∫dk 5. 已知2}{,}{kbk Y P k a k X P =−===(k = 1, 2, 3), X 与Y 独立, 则a = ____, b = ____, 联合概率分布_____, Z = X + Y 的概率分布为_____. 解. 116,132==++a a a a . 4936,194==++b b b b(X, Y)的联合分布为Z = X + Y －2 －1 0 1 2 P24α 66α 251α 126α 72αab = 216α, 5391=α α249)3()1()3,1()2(==−===−===−=abY P X P Y X P Z P α66)2,1()3,2()1(=−==+−===−=Y X P Y X P Z Pα251)1,1()2,2()3,3()0(=−==+−==+−====Y X P Y X P Y X P Z P α126)2,3()1,2()1(=−==+−====Y X P Y X P Z P α723)1()3()1,3()2(==−===−====abY P X P Y X P Z P6. 已知(X, Y)联合密度为 ⎩⎨⎧+=0)sin(),(y x c y x ϕ其它4,0π≤≤y x , 则c = ______, Y 的边缘概率密度=)(y Y ϕ______.解.12,1)sin(4/04/0+==+∫∫c dxdy y x c ππ所以⎩⎨⎧++=0)sin()12(),(y x y x ϕ 其它4,0π≤≤y x当 40π≤≤y 时))4cos()(cos 12()sin()12(),()(4y y dx y x dx y x y Y +−+=++==∫∫∞+∞−πϕϕπ所以⎪⎩⎪⎨⎧+−+=0))4cos()(cos 12()(y y y Y πϕ 其它40π≤≤y7. 设平面区域D 由曲线2,1,01e x x y xy ====及直线围成, 二维随机变量(X, Y)在D 上服从均匀分布, 则(X, Y)关于X 的边缘密度在x = 2处的值为_______. 解. D 的面积 =2121=∫e dx x. 所以二维随机变量(X, Y)的密度为: ⎪⎩⎪⎨⎧=021),(y x ϕ其它D y x ∈),(下面求X 的边沿密度:当x < 1或x > e 2时0)(=x X ϕ当1 ≤ x ≤ e 2时∫∫===∞+∞−x X x dy dy y x x 102121),()(ϕϕ, 所以41)2(=X ϕ. 8. 若X 1, X 2, …, X n 是正态总体N(μ, σ2)的一组简单随机样本, 则)(121n X X X nX +++="服从______. 解. 独立正态分布随机变量的线性函数服从正态分布.μ==⎟⎠⎞⎜⎝⎛∑∑==n i i n i i X E n X n E 11)(11, nX D nX n D ni in i i 2121)(11σ==⎟⎠⎞⎜⎝⎛∑∑==所以 ),(~2nN X σμ9. 如果(X, Y)的联合分布用下列表格给出,且X解.213161)1(,181)3(,91)2(,31)2(=+==+==+==++==Y P Y P Y P X P βαβα 132)3()2()1(=++==+=+=βαY P Y P Y P⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧+++=======+++=======)181)(31()3()2()3,2()91)(31()2()2()2,2(ββαβαβααY P X P Y X P Y P X P Y X P两式相除得βαβα=++18191, 解得 βα2=, 92,91==αβ.10. 设(X, Y)的联合分布律为则 i. Z = X + Y 的分布律 ______. ii. V = X －Y 的分布律______. iii. U= X 2 + Y －2的分布律_______. 解.X + Y －3 －2 －1 －3/2 －1/2 1 3 P1/12 1/12 3/12 2/12 1/12 2/12 2/12X －Y－1 0 1 3/2 5/2 3 5P 3/12 1/12 1/12 1/12 2/12 2/12 2/12X 2 + Y －2 －15/4 －3 －11/4 －2 －1 5 7P2/12 1/12 1/12 1/12 3/12 2/12 2/12二. 单项选择题1. 如下四个函数哪个是随机变量X 的分布函数(A)⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=221)(x F , (B) 0022≥<≤−−<x x x ⎪⎩⎪⎨⎧=1sin 0)(x x F ππ≥<≤<x x x 00(C) , (D) ⎪⎩⎪⎨⎧=1sin 0)(x x F 2/2/00ππ≥<≤<x x x ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧+=1310)(x x F 212100≥<≤<x x x解. (A)不满足F(+∞) = 1, 排除(A); (B)不满足单增, 排除(B); (D)不满足F(1/2 + 0) = F(1/2), 排除(D); (C)是答案. 2. 是随机变量X 的概率分布, 则λ, c 一定满足),4,2,0(!/)("===−k k ec k X P k λλ(A) λ > 0 (B) c > 0 (C) c λ > 0 (D) c > 0, 且 λ > 0 解. 因为, 所以c > 0. 而k 为偶数, 所以λ可以为负.所以(B)是答案.),4,2,0(!/)("===−k k ec k X P k λλ3. X ～N(1, 1), 概率密度为ϕ(x), 则(A) (B)5.0)0()0(=≥=≤X P X p ),(),()(+∞−∞∈−=x x x ϕϕ (C) (D) 5.0)1()1(=≥=≤X P X p ),(),(1)(+∞−∞∈−−=x x F x F 解. 因为E(X) = μ = 1, 所以5.0)1()1(=≥=≤X P X p . (C)是答案.4. X, Y 相互独立, 且都服从区间[0, 1]上的均匀分布, 则服从区间或区域上的均匀分布的随机变量是 (A) (X, Y) (B) X + Y (C) X 2 (D) X －Y解. X ～⎩⎨⎧=01)(x ϕ其它10≤≤x , Y ～ ⎩⎨⎧=01)(y ϕ其它10≤≤y . 所以 (X, Y)～⎩⎨⎧=01),(y x ϕ其它1,0≤≤y x .所以(A)是答案.5. 设函数⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=120)(xx F 则1100>≤<≤x x x (A) F(x)是随机变量X 的分布函数. (B) 不是分布函数.(C) 离散型分布函数. (D)连续型分布函数.解. 因为不满足F(1 + 0) = F(1), 所以F(x)不是分布函数, (B)是答案.6. 设X, Y 是相互独立的两个随机变量, 它们的分布函数为, 则Z = max(X, Y)的分布函数是)(),(y F x F Y X (A) = max{} (B) = max{} )(z F Z )(),(z F z F Y X )(z F Z |)(||,)(|z F z F Y X (C) = (D) 都不是)(z F Z )()(z F z F Y X解. }{}),{max()()(z Y z X P z Y X P z Z P z F Z ≤≤=≤=≤=且 )()()()(z F z F z Y P z X P Y X =≤≤因为独立. (C)是答案.7. 设X, Y 是相互独立的两个随机变量, 其分布函数分别为, 则Z = min(X, Y)的分布函数是)(),(y F x F Y X (A) = (B) =)(z F Z )(z F X )(z F Z )(z F Y (C) = min{} (D) = 1－[1－][1－] )(z F Z )(),(z F z F Y X )(z F Z )(z F X )(z F Y 解. }{1}),{min(1)(1)()(z Y z X P z Y X P z Z P z Z P z F Z >>−=>−=>−=≤=且 )](1)][(1[1)](1)][(1[1z F z F z Y P z X P Y X −−−=≤−≤−−因为独立 (D)是答案.8. 设X 的密度函数为)(x ϕ, 而,)1(1)(2x x +=πϕ 则Y = 2X 的概率密度是(A))41(12y +π (B) )4(22y +π (C) )1(12y +π (D) y arctan 1π解. 2()2(}2{)()(yF y X P y X P y Y P y F X Y =≤=≤=≤= )4(2)2(112121)2()2()]([)(22''y y y y F y F y X X Y Y +=⎟⎠⎞⎜⎝⎛+⋅=⋅=⎟⎠⎞⎜⎝⎛==ππϕϕ (B)是答案.9. 设随机变量(X, Y)的联合分布函数为⎩⎨⎧=+−0),()(y x e y x ϕ其它0,0>>y x , 则2YX Z +=的分布密度是(A) ⎪⎩⎪⎨⎧=+−021)()(y x Z e Z ϕ 其它0,0>>y x (B) ⎪⎩⎪⎨⎧=+−0)(2y x Z e z ϕ 其它0,0>>y x(C) (D) ⎩⎨⎧=−04)(2z Z ze Z ϕ00≤>z z ⎪⎩⎪⎨⎧=−021)(zZ eZ ϕ 00≤>z z 解. 2YX Z +=是一维随机变量, 密度函数是一元函数, 排除(A), (B).21210=∫∞+−dz e z , 所以(D)不是答案. (C)是答案. 注: 排除法做单项选择题是经常使用而且很有效的方法. 该题也可直接计算Z 的密度:当z < 0时0)(=z F Z当z ≥ 0时∫∫≤+=≤+=≤+=≤=zy x Z dxdy y x z Y X P z YX P z Z P z F 2),()2()2()()(ϕ=12222020+−−=⎥⎦⎤⎢⎣⎡−−−−−∫∫z z z xz y x e ze dx dy e e , (C)是答案.==)()('z F z ZZ ϕ⎩⎨⎧−042z ze 00≤>z z 10. 设两个相互独立的随机变量X 和 Y 分别服从正态分布N(0, 1)和N(1, 1), 则下列结论正确的是(A) P{X + Y ≤ 0} = 1/2 (B) P{X + Y ≤ 1} = 1/2 (C) P{X －Y ≤ 0} = 1/2 (D) P{X －Y ≤ 1} = 1/2解. 因为X 和 Y 分别服从正态分布N(0, 1)和N(1, 1), 且X 和 Y 相互独立, 所以 X + Y ～ N(1, 2), X －Y ～ N(－1, 2) 于是P{X + Y ≤ 1} = 1/2, (B)是答案.11. 设随机变量X 服从指数分布, 则Y = min{X, 2}的分布函数是(A) 是连续函数 (B) 至少有两个间断点 (C) 是阶梯函数 (D) 恰好有一个间断点 解. 分布函数:))2,(min(1))2,(min()()(y X P y X P y Y P y F Y >−=≤=≤= 当y ≥ 2时101))2,(min(1)(=−=>−=y X P y F Y 当0 ≤ y < 2时)2,(1))2,(min(1)(y y X y X P y F Y >>−=>−=ye y X P y X P λ−−=≤=>−=1)()(1当y < 0时)2,(1))2,(min(1)(y y X y X P y F Y >>−=>−= 0)()(1=≤=>−=y X P y X P于是 只有y = 2一个间断点, (D)是答案.⎪⎩⎪⎨⎧−=−011)(y Y e y F λ0202<<≤≥y y y三. 计算题1. 某射手有5发子弹, 射击一次的命中率为0.9, 如果他命中目标就停止射击, 不命中就一直到用完5发子弹, 求所用子弹数X 的分布密度. 解. 假设X 表示所用子弹数. X = 1, 2, 3, 4, 5.P(X = i) = P(前i －1次不中, 第i 次命中) = , i = 1, 2, 3, 4.9.0)1.0(1⋅−i 当i = 5时, 只要前四次不中, 无论第五次中与不中, 都要结束射击(因为只有五发子弹). 所以 P(X = 5) = . 于是分布律为 4)1.0(X1 2 3 4 5p 0.9 0.09 0.009 0.0009 0.00012. 设一批产品中有10件正品, 3件次品, 现一件一件地随机取出, 分别求出在下列各情形中直到取得正品为止所需次数X 的分布密度.i. 每次取出的产品不放回; ii. 每次取出的产品经检验后放回, 再抽取; iii. 每次取出一件产品后总以一件正品放回, 再抽取.解. 假设A i 表示第i 次取出正品(i = 1, 2, 3, …) i.13)()1(1===A P X P 1331210)()|()()2(11212⋅====A P A A P A A P X P1331221110)()|()|()()3(11223321⋅⋅====A P A A P A A P A A A P X P1331221111)()|()|()|()4(1122334⋅⋅⋅===A P A A P A A P A A P XPii. 每次抽取后将原产品放回1310133)()()()()(11111−−−⎟⎠⎞⎜⎝⎛====k k k k k A P A P A P A A A p k X P "", (k = 1, 2, …)iii. 每次抽取后总以一个正品放回X 1 2 3 4p1310 1311133⋅ 1312132133⋅⋅ 1331321311⋅⋅⋅ 1310)()1(1===A P X P 1331311)()|()()2(11212⋅====A P A A P A A P X P1331321312)()|()|()()3(112123321⋅⋅====A P A A P A A A P A A A P X P 1331321311)()|()|()|()4(1121231234⋅⋅⋅===A P A A P A A A P A A A A P X P3. 随机变量X 的密度为⎪⎩⎪⎨⎧−=01)(2x cx ϕ其它1||<x , 求: i. 常数c; ii. X 落在21,21(−内的概率. 解. πππϕ1,22|arcsin 21)(110112====−==∫∫−∞+∞−c c c x c dx xc dx x3162|arcsin 211))2/1,2/1((2/102/12/12=⋅==−=−∈∫−ππππx x dx X P 4. 随机变量X 分布密度为i. 2102)(x x −⎪⎩⎪⎨⎧=πϕ , ii. 其它1||<x ⎪⎩⎪⎨⎧−=02)(x x x ϕ其它2110≤≤<≤x x求i., ii 的分布函数F(x).解. i. 当x ≤ 1时∫∫∞−∞−===x xdt dt t x F 00)()(ϕ当－1< x < 1时 ∫∫∞−−++−=−==x x x x xdt t dt t x F 21arcsin 1112)()(212πππϕ 当x ≥ 1时 ∫∫∞−−=−==x dt t dt t x F 112)()(112πϕ所以 ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧++−=121arcsin 110)(2x x xx F ππ 1111≥<<−−≤x x xii. 当x < 0时∫∫∞−∞−===x xdt dt t x F 00)()(ϕ当0 ≤ x < 1时 ∫∫∞−===x xx tdt dt t x F 2)()(2ϕ当1 ≤ x < 2时 122)2()()(2110−+−=−+==∫∫∫∞−x x dt t tdt dt t x F x xϕ当2 ≤ x 时1)2()()(211∫∫∫∞−=−+==x dt t tdt dt t x F ϕ所以 ⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧−+−=112220)(22x x x x F 221100≥<≤<≤<x x x x5. 设测量从某地到某一目标的距离时带有的随机误差X 具有分布密度函数⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛−−=3200)20(exp 2401)(2x x πϕ, －∞ < x < +∞ 试求: i. 测量误差的绝对值不超过30的概率;ii. 接连独立测量三次, 至少有一次误差的绝对值不超过30的概率.解. 因为⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛−−=3200)20(exp 2401)(2x x πϕ, －∞ < x < +∞, 所以X ～N(20, 402). i. {}⎭⎬⎫⎩⎨⎧<−<−=<<−=<25.0402025.13030)30|(|X P X P X P )25.1()25.0(−Φ−Φ=1)25.1()25.0()25.1(1()25.0(−Φ+Φ=Φ−−Φ= = 0.4931.18944.05987.0−+=(其中Φ(x)为N(0, 1)的分布函数)ii. P(至少有一次误差的绝对值不超过30) = 1－P(三次误差的绝对值都超过30) = 88.012.01)4931.0(13=−=−6. 设电子元件的寿命X 具有密度为⎪⎩⎪⎨⎧=0100)(2x x ϕ100100≤<x x 问在150小时内, i. 三只元件中没有一只损坏的概率是多少? ii. 三只电子元件全损坏的概率是多少? iii. 只有一个电子元件损坏的概率是多少?解. X 的密度⎪⎩⎪⎨⎧=0100)(2x x ϕ100100≤<x x . 所以 31100)150(1501002==<∫dx x X P . 令p = P(X ≥ 150) = 1－31= 32.i. P(150小时内三只元件没有一只损坏) =2783=p ii. P(150小时内三只元件全部损坏) =271)1(3=−piii. P(150小时内三只元件只有一只损坏) =943231213=⎟⎠⎞⎜⎝⎛⎟⎠⎞⎜⎝⎛c7. 对圆片直径进行测量, 其值在[5, 6]上服从均匀分布, 求圆片面积的概率分布. 解. 直径D 的分布密度为⎩⎨⎧=01)(d ϕ其它65≤≤d假设42D X π=, X 的分布函数为F(x).)()()(2x D P x X P x F ≤=≤=π当x ≤ 0时, F(x) = 0 当x > 0时⎭⎬⎫⎩⎨⎧≤≤−=≤=≤=πππx D xP x D P x X P x F 44)()()(2 当时即425,54ππ<<x xF(x) = 0 当时即πππ925,645≤≤≤≤x x⎭⎬⎫⎩⎨⎧≤≤−=≤=≤=πππx D xP x D P x X P x F 44)()()(2=54145−=∫ππxdt x当 x > 9π时1)()(65===∫∫∞−dt dt t x F x ϕ所以 ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧−=1540)(πxx F ππππ99425425>≤≤<x x x 密度⎪⎩⎪⎨⎧==01)(')(x x F x πϕ 其它ππ9425≤≤x 8. 已知X 服从参数 p = 0.6的0－1分布在X = 0, X = 1下, 关于Y 的条件分布分别为表1、表2所示表1 表2Y 1 2 3 Y 1 2 3 P(Y|X = 0)41 21 41 P(Y|X = 1) 21 61 31求(X, Y)的联合概率分布, 以及在Y ≠ 1时, 关于X 的条件分布.解. X 的分布律为X 0 1 p 0.4 0.6(X, Y)3.05321)1()1|1()1,1(=⋅=======X P X Y P Y X P 1.05361)1()1|2()2,1(=⋅=======X P X Y P Y X P2.05331)1()1|3()3,1(=⋅=======X P X Y P Y X P1.05241)0()0|1()1,0(=⋅=======X P X Y P Y X P2.05221)0()0|2()2,0(=⋅=======X P X Y P Y X P1.05241)0()0|3()3,0(=⋅=======X P X Y P Y X P所以Y 的分布律为Y1 2 3 p0.4 0.3 0.35.06.03.0)1()1,0()1|0(==≠≠==≠=Y P Y X P Y X P5.06.03.0)1()1,1()1|1(==≠≠==≠=Y P Y X P Y X P所以X|Y ≠ 1 0 1 p0.5 0.59. 设随机变量X 与Y 相互独立, 并在区间[0, 9]上服从均匀分布, 求随机变量YXZ =的分布密度.解. X ～⎪⎩⎪⎨⎧=091)(x X ϕ其它90≤≤x , Y ～⎪⎩⎪⎨⎧=091)(x Y ϕ 其它90≤≤y 因为X, Y 相互独立, 所以(X, Y)联合密度为(X, Y)～⎪⎩⎪⎨⎧=0811),(y x ϕ 其它9,0≤≤y x , )()()(z X Y P z Z P z F Z ≤=≤=当 z ≤ 0时当 0 < z < 1时0)(=z F Z z z dxdy Xz Y P z X Y P z Z P z F D Z 219928181)()()()(1=⋅⋅==≤=≤=≤=∫∫当z ≥ 1时∫∫=≤=≤=≤=2811)()()()(D Z dxdy Xz Y P z X Y P z Z P z F zz 211)992181(811−=⋅−⋅=所以 ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧==2'21210)()(zz F z Z Z ϕ 1100≥<<≤z z z 10. 设(X, Y)的密度为⎩⎨⎧−−=0)1(24),(y x y y x ϕ其它1,0,0<+>>y x y x 求: i.21|(),|(),(=x y x y x X ϕϕϕ, ii. )21|(),|(),(=y x y x y Y ϕϕϕ 解.i.∫∞+∞−=dy y x x X ),()(ϕϕ当x ≤ 0 或 x ≥ 1时0),()(==∫∞+∞−dy y x x X ϕϕ当0 < x < 1时310)1(4)1(24),()(x dy y x y dy y x x x X −=−−==∫∫−∞+∞−ϕϕ所以 ⎩⎨⎧−=0)1(4)(3x x X ϕ其它10<<x所以 ⎪⎩⎪⎨⎧−−−==0)1()1(6)(),()|(3x y x y x y x x y X ϕϕϕ 其它1,0,0<+>>y x y x 所以 ⎩⎨⎧−==0)21(24)21|(y y x y ϕ 其它210<<yii.∫∞+∞−=dx y x y Y ),()(ϕϕ当y ≤ 0 或 y ≥ 1时0),()(==∫∞+∞−dx y x y Y ϕϕ当0 < y < 1时210)1(12)1(24),()(y y dx y x y dx y x y y Y −=−−==∫∫−∞+∞−ϕϕ所以 ⎩⎨⎧−=0)1(12)(2y y y Y ϕ其它10<<y所以 ⎪⎩⎪⎨⎧−−−==0)1()1(2)(),()|(2y y x y y x y x Y ϕϕϕ其它1,0,0<+>>y x y x 所以 ⎩⎨⎧−==0)21(4)21|(x y x ϕ 其它210<<x第三章 随机变量的数字特征一. 填空题1. 设随机变量X 与Y 相互独立, D(X) = 2, D(Y) = 4, D(2X －Y) = _______. 解. D(2X －Y) = 4D(X) + D(Y) = 122. 已知随机变量X ～N(－3, 1), Y ～N(2, 1 ), 且X 与Y 相互独立, Z = X －2Y + 7, 则Z ～____. 解. 因为Z = X －2Y + 7, 所以Z 服从正态分布. E(Z) = E(X)－2E(Y) + 7 = 0. D(Z) = D(X －2Y + 7) = D(X) + 4D(Y) = 1+4 = 5. 所以Z ～N(0, 5)3. 投掷n 枚骰子, 则出现点数之和的数学期望______. 解. 假设X i 表示第i 颗骰子的点数(i = 1, 2, …, n). 则 E(X i ) = 27616612611=⋅++⋅+⋅" (i= 1, 2, …, n) 又设, 则∑==ni iXX 127)()()(11nX E X E X E ni in i i===∑∑== 4. 设离散型随机变量X 的取值是在两次独立试验中事件A 发生的次数, 如果在这些试验中事件发生的概率相同, 并且已知E(X) = 0.9, 则D(X) = ______. 解. , 所以E(X) = 0.9 = 2p. p = 0.45, q = 0.55 ),2(~p B X D(X) = 2pq = 2×0.45×0.55 = 0.495.5. 设随机变量X 在区间[－1, 2]上服从均匀分布, 随机变量 , 则方差D(Y) = _______.⎪⎩⎪⎨⎧−=101Y 000<=>X X X 解. X ～⎪⎩⎪⎨⎧=031)(x ϕ 其它21≤≤−xY 的分布律为Y 1 0 －1 p2/3 0 1/3因为 3231)0()1(20==>==∫dx X P Y P0)0()0(====X P Y P 3131)0()1(01==<=−=∫−dx X P Y P 于是 313132)(=−=Y E , 13132)(2=+=Y E , 98)]([)()(22=−=Y E Y E Y D6. 若随机变量X 1, X 2, X 3相互独立, 且服从相同的两点分布, 则服从⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛2.08.010∑==31i i X X_______分布, E(X) = _______, D(X) = ________.解. X 服从B(3, 0.2). 所以E(X) = 3p = 3×0.2= 0.6, D(X) = 3pq = 3×0.2×0.8 = 0.487. 设X 和Y 是两个相互独立的随机变量, 且X ～N(0, 1), Y 在[－1, 1]上服从均匀分布, 则= _______.),cov(Y X 解. 因为X 和Y 是两个相互独立的随机变量, 所以= 0.),cov(Y X 8. 设X 和Y 是两个相互独立的随机变量, 其概率密度分别为:⎩⎨⎧=02)(x x ϕ其它10≤≤x ,, 则E(XY) = ________.⎩⎨⎧=−−0)()5(y e y ϕ其它5>y 解. 322)()(10=⋅==∫∫∞+∞−xdx x dx x x X E ϕ 6)()(5)5(=⋅==∫∫∞+−−∞+∞−dy e y dy y y Y E y ϕ因为X 和Y 是两个相互独立的随机变量, 所以E(XY) = E(X)E(Y) = 49. 若随机变量X 1, X 2, X 3相互独立, 其中X 1在[0, 6]服从均匀分布, X 2服从正态分布N(0, 22), X 3服从参数λ = 3的泊松分布, 记Y = X 1－2X 2 + 3X 3, 则D(Y) = ______. 解. )(9)(4)()32()(321321X D X D X D X X X D Y D ++=+−==4639441262=×+×+二. 单项选择题1. 设随机变量X 和Y 独立同分布, 记U = X －Y , V = X + Y , 则U 和V 必然 (A) 不独立 (B) 独立 (C) 相关系数不为零 (D) 相关系数为零 解. 因为X 和Y 同分布, 所以E(U) = E(X)－E(Y) = 0, E(U)E(V) = 0. .0)()()(22=−=Y E X E UV E 所以 cov(X,Y) = E(UV)－E(U)E(V) = 0. (D)是答案. 2. 已知X 和Y 的联合分布如下表所示, 则有(A) X 与Y 不独立 (B) X 与Y 独立 (C) X 与Y 不相关 (D) X 与Y 彼此独立且相关 解. P(X = 0) = 0.4, P(Y = 0) = 0.3.0.1 = P(X = 0, Y= 0) ≠ P(X = 0)×P(Y = 0). (A)是答案.3. 设离散型随机变量X 可能取值为: x 1 = 1, x 2 = 2, x 3 = 3, 且E(X) = 2.3, E(X 2) = 5.9, 则x 1, x 2,x 3所对应的概率为(A) p 1 = 0.1, p 2 = 0.2, p 3 = 0.7 (B) p 1 = 0.2, p 2 = 0.3, p 3 = 0.5 (C) p 1 = 0.3, p 2 = 0.5, p 3 = 0.2 (D) p 1 = 0.2, p 2 = 0.5, p 3 = 0.3解. 3.223)1(32)(212121332211=−−=−−++=++=p p p p p p p x p x p x X E7.0221=+p p 9.5)1(94)(21213232221212=−−++=++=p p p p p x p x p x X E1.35821=+p p 解得 p 1= 0.2, p 2 = 0.3, p 3 = 0.5. (B)是答案. 4. 现有10张奖券, 其中8张为2元, 2张为5元, 今每人从中随机地无放回地抽取3张, 则此人抽得奖券的金额的数学期望 (A) 6 (B) 12 (C) 7.8 (D) 9解. 假设X 表示随机地无放回地抽取3张, 抽得奖券的金额. X 的分布律为X 6 9 12 p7/15 7/15 1/15157)()6(31038====c c P X P 三张都是二元157),()9(3101228====c c c P X P 一张五元二张二元151),()9(3102218====c c c P X P 二张五元一张二元8.71511215791576)(=⋅+⋅+⋅=X E . (C)是答案. 5. 设随机变量X 和Y 服从正态分布, X ～N(μ, 42), Y ～N(μ, 52), 记P 1 =P{X ≤ μ－4}, P 2 = P{Y ≥μ + 5}, 则(A) 对任何μ, 都有P 1 = P 2 (B) 对任何实数μ, 都有P 1 < P 2(C) 只有μ的个别值, 才有P 1 = P 2 (D) 对任何实数μ, 都有P 1 > P 2解. P 1 = {X ≤ μ－4} =)1(1)1(14Φ−=−Φ=⎭⎬⎫⎩⎨⎧−≤−μX PP 2 = {Y ≥ μ + 5} =)1(115115Φ−=⎭⎬⎫⎩⎨⎧≤−−=⎭⎬⎫⎩⎨⎧≥−μμY P Y P(其中Φ(x)为N(0, 1)的分布函数). 所以(A)是答案.6. 随机变量ξ = X + Y 与η = X －Y 不相关的充分必要条件为(A) E(X) = E(Y) (B) E(X 2)－E 2(X) = E(Y 2)－E 2(Y) (C) E(X 2) = E(Y 2) (D) E(X 2) + E 2(X) = E(Y 2) + E 2(Y) 解. cov(ξ, η) = E(ξη)－E(ξ)E(η)E(ξη) = )()()])([(22Y E X E Y X Y X E −=−+ E(ξ)E(η) = [E(X)+E(Y)][E(X)－E(Y)] = )()(22Y E X E −所以(B)是答案.三. 计算题1. 设X 的分布律为1)1()(++==k ka a k X P , k = 0, 1, 2, …, a > 0, 试求E(X), D(X).解. ∑∑∑∞=+∞=+∞=⎟⎠⎞⎜⎝⎛+=+===1111011)1()()(k k k k k k a a k a a ka k X kP X E令 22'2'1211201)1(1)(x x x x x x x kx x kxx f k k k k k k −=⎟⎠⎞⎜⎝⎛−=⎟⎠⎞⎜⎝⎛===∑∑∑∞=∞=−∞=+ 2222)11()1(1(a aa a a a a f =+−+=+, 所以a a a X E =⋅=21)(.∑∑∑∞=+∞=+∞=+−+=+===11112022)1()11()1()()(k k kk k k k a a k k a a k k X P k X E ∑∑∑∞=∞=+∞=+−+++=+−++=11111)1()1(11)1()1()1(k k kk k k k k k a a a k k a a a k a a k k 令 3''2''1111)1(21)1()1()(x x x x x x x kx k x kxk x f k k k k k k−=⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛−=⎟⎠⎞⎜⎝⎛=+=+=∑∑∑∞=+∞=−∞= 23)1(2)11(121(a a a a a aa a f +=+−+=+,所以2222)1(211)(a a a a a a X E +=−+⋅+=.222222)]([)()(a a a a a X E X E X D +=−+=−=.2. 设随机变量X 具有概率密度为⎪⎩⎪⎨⎧=0cos 2)(2x x πϕ 其它2||π≤x , 求E(X), D(X).解. 0cos 2)()(222===∫∫−∞+∞−πππϕxdx xdx x x X E∫−=−=222222cos 2)]([)()(πππxdx x X E X E X D211222cos 1222202−=+=∫πππdx x x 3. 设随机变量X 和Y 的联合概率分布为(X, Y)(0, 0)(0, 1)(1, 0)(1, 1)(2, 0)(2, 1)P(X=x, Y=y) 0.10 0.15 0.25 0.20 0.15 0.15求⎥⎦⎤⎢⎣⎡+2)(sin Y X E π. 解. 2)(sinY X +π的分布律为 sin π(X + Y)/20 1 －1 p0.45 0.40 0.1525.015.0)1(40.0145.002)(sin =×−+×+×=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+Y X E π 4. 一汽车沿一街道行驶需要通过三个设有红绿信号灯路口, 每个信号灯为红或绿与其它信号灯为红或绿相互独立, 且红绿两种信号显示的时间相等, 以X 表示该汽车首次遇到红灯前已通过的路口的个数, 求: i. X 的概率分布, ii. ⎟⎠⎞⎜⎝⎛+XE 11 解. 假设X 为该汽车首次遇到红灯已通过的路口数X 0 1 2 3 p1/2 1/22 1/23 1/23P(X = 0) = P{第一个路口为红灯} =21P(X = 1) = P{第一个路口为绿灯, 第二个路口为红灯} =2212121=⋅ P(X = 0) = P{第一,二路口为绿灯, 第三个路口为红灯} =321P(X = 0) = P{第一, 二, 三路口为绿灯} =3219667214121312121211111332=⋅+⋅+⋅+⋅=⎟⎠⎞⎜⎝⎛+X E 5. 设(X, Y)的分布密度⎩⎨⎧=+−04),()(22y xxye y x ϕ其它,0>>y x求)(22Y X E +.解. ∫∫∫∫>>+−∞+∞−∞+∞−+=+=+00)(222222224),()(y x y xdxdy xye y x dxdy y x y x Y X E ϕ434sin cos 02202πθθθπ=⋅⋅⋅⋅=∫∫∞+−rdr e r r d r 6. 在长为l 的线段上任选两点, 求两点间距离的数学期望与方差.解. 假设X, Y 为线段上的两点. 则它们都服从[0, l ]上的均匀分布, 且它们相互独立.X ～⎪⎩⎪⎨⎧=01)(l x ϕ, Y ～其它l x ≤≤0⎪⎩⎪⎨⎧=01)(l y ϕ 其它l y ≤≤0 (X, Y)的联合分布为⎪⎩⎪⎨⎧=01)(2l x ϕ其它l y x ≤≤,0. 又设Z = |X －Y|, D 1={(x, y): x > y, 0 ≤x, y ≤ l }, D 2={(x, y): x ≤ y, 0 ≤ x, y ≤ l } ∫∫∫∫∫∫−+−=−=∞+∞−∞+∞−21221)(1)(),(||)(D D dxdy l x y dxdy l y x dxdy y x y x Z E ϕ ∫∫∫∫−+−=l ylxdy dx x y l dx dy y x l 02002])([1])([13212122022ldy y ldx x ll l =+=∫∫6)(1),()()(2002222l dxdy y x ldxdy y x y x Z E ly lx =−=−=∫∫∫∫∞+∞−∞+∞−≤≤≤≤ϕ 1896)]([)()(22222l l l Z E Z E Z D =−=−=7. 设随机变量X 的分布密度为)(,21)(||+∞<<−∞=−−x e x x μϕ, 求E(X), D(X). 解. ∫∫∫∞+∞−−∞+∞−−−∞+∞−+−===dt e t x t dx e x dx x x X E t x ||||)(2121)()(μμϕμ=∫∞+∞−−dt te t ||21+μμμ==∫∫∞+−∞+∞−−0||21dt e dt e t t∫∫∫∞+∞−−∞+∞−−−∞+∞−+−===dt e t x t dx e x dx x x X E t x ||2||222)(2121)()(μμϕμ=∫+∞+−02dt e t t 2022μμμ+==∫∫∞+−∞+−dt e dt e t t 所以22)]([)()(2222=−+=−=μμX E X E X D8. 设(X, Y)的联合密度为⎪⎩⎪⎨⎧=01),(πϕy x , 求E(X), D(Y), ρ(X, Y).其它122≤+y x 解. 01),()(122===∫∫∫∫+∞∞−+∞∞−≤+y x xdxdy dxdy y x x X E πϕ01),()(122===∫∫∫∫+∞∞−+∞∞−≤+y x ydxdy dxdy y x y Y E πϕ41cos 11),()(20132122222====∫∫∫∫∫∫∞+∞−∞+∞−≤+πθθππϕdr r d dxdy x dxdy y x x X E y x 41sin 11),()(20132122222====∫∫∫∫∫∫∞+∞−∞+∞−≤+πθθππϕdr r d dxdy y dxdy y x y Y E y x 01),()(122===∫∫∫∫∞+∞−∞+∞−≤+y x xydxdy dxdy y x xy XY E πϕ41)]([)()(22=−=X E X E X D , 41)]([)()(22=−=Y E Y E Y D0)()()()()(=−=Y D X D Y E X E XY E XY ρ.9. 假设一部机器在一天内发生故障的概率为0.2, 机器发生故障时全天停止工作. 若一周5个工作日里无故障, 可获利润10万元, 发生一次故障仍可获利润5万元; 发生二次故障所获利润0元; 发生三次或三次以上故障就要亏损2万元. 求一周内期望利润是多少? 解. 假设X 表示一周内发生故障的天数. 则X ～B(5, 0.8),33.0)8.0()0(5===X P 41.0)8.0(2.05)1(4=××==X P , 20.0)8.0(2.0)2(3225=××==c X P 06.020.041.033.01)3(=−−−=≥X P又设Y 为该企业的利润, Y 的分布律为Y 10 5 0 －2p 0.33 0.41 0.20 0.06E(Y) = 10×0.33 + 5×0.41 + 0×0.20 + (－2)×0.06 = 5.23(万元)10. 两台相互独立的自动记录仪, 每台无故障工作的时间服从参数为5的指数分布; 若先开动其中的一台, 当其发生故障时停用而另一台自行开动. 试求两台记录仪无故障工作的总时间T 的概率密度、数学期望和方差.)(t f 解. 假设X 、Y 分别表示第一、二台记录仪的无故障工作时间, 则X 、Y 的密度函数如下:⎩⎨⎧<≥=−05)(~,5x x e x f Y X xX 、Y 相互独立, 且 T = X + Y .X 、Y 的联合密度:⎩⎨⎧≥≥=+−,00,0,25),()(5y x e y x f y x 关于T 的分布函数:∫∫≤+=≤+=≤=ty x T dxdy y x f t Y X P t T P t F ),(}{}{)( 当 时0<t∫∫∫∫≤+≤+===≤+=≤=ty x ty x T dxdy dxdy y x f t Y X P t T P t F 00),(}{}{)( 当 时0≥t∫∫∫∫≥≥≤++−≤+==≤+=≤=0,0)(525),(}{}{)(y x t y x y x ty x T dxdy edxdy y x f t Y X P t T P t Ft t tx t y x xt y tx te e dx e e dy e dx e 550055050551|)(525−−−−−−−−−−=−==∫∫∫所以 ⎩⎨⎧<≥−−=−−0,00,51)(55t t te e t F t t T 所以T 的概率密度: ⎩⎨⎧<≥==−0,00,25)]'([)(5t t e t t F t f t T T 所以 ∫∫∞+∞−∞+−===5225)()(052dt e t dt t f t T E t T 所以∫∫∞+∞−∞+−=−=−=−=25225425)52()()]([)()(0532222dt e t dt t f t T E T E T D tT。

2008年工程硕士研究生学位课程（数值分析）真题试卷A(总分：26.00，做题时间：90分钟)一、填空题(总题数：7，分数：14.00)1.填空题请完成下列各题，在各题的空处填入恰当的答案。

（分数：2.00）__________________________________________________________________________________________ 解析：2.为了提高数值计算精度，当正数z______．（分数：2.00）__________________________________________________________________________________________正确答案：()解析：3.设x为x *的近似值，则x的相对误差的______倍．（分数：2.00）__________________________________________________________________________________________正确答案：()解析：4.已知cond(A) ∞ =_______．（分数：2.00）__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(正确答案：9)解析：5.设线性方程组Ax=b的系数矩阵Gauss-Seidel迭代法求解收敛的充分必要条件是a满足______．（分数：2.00）__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(正确答案：a＞3或a＜-5)解析：6.设f(x)=3x 4 +8x 3 -98x+1，则差商f[2，4，8，16，32]=_______．（分数：2.00）__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(正确答案：3)解析：7.记h=(b-a)／n，x i =a+ih，0≤i≤n．计算T n (f)=______，代数精度等于______．（分数：2.00）__________________________________________________________________________________________正确答案：()解析：二、计算题(总题数：2，分数：4.00)8.用Newton迭代法求非线性方程x-lnx=2在(2，+∞)内的根，要求精确至6位有效数，并说明所用迭代格式为什么是收敛的．（分数：2.00）__________________________________________________________________________________________正确答案：(正确答案：记f(x)=x-lnx-2，则f"(x)=1- ．当x＞2时，f"(x)＞0．又f(3)=3—ln3—2=1-ln3＜0，f(4)=2-ln4＞0，故方程f(x)=0在(2，+∞)内有唯一解x *，且x *∈[3，4]．Newton迭代格式为k=0，1，2，…，取x 0=3．5得x 1=3．153868，x 2=3．146198，x 3=3．146193，x 4<)解析：9.用列主元Gauss（分数：2.00）__________________________________________________________________________________________正确答案：(正确答案：得x 3 =-3，x 2 =5，x 1 =6．)解析：三、综合题(总题数：4，分数：8.00)10.写出Jacobi迭代格式； 2)分析此迭代格式的收敛性．（分数：2.00）__________________________________________________________________________________________正确答案：(正确答案：1)Jacobi迭代格式为2)Jacobi迭代矩阵J的特征方程为有故从而Jacobi迭代格式发散．)解析：11.给定如下数据表：求一个不超过4次的多项式H(x)（分数：2.00）__________________________________________________________________________________________正确答案：(正确答案：由Herrnite插值多项式得H(x)=f(-1)+f[-1，-1](x+1)+f[-1，-1，0)(x+1) 2+f[-1，-1，0，2](x+1) 2(x-0)+f[-1，-1，0，2，2](x+1) 2(x-0)(x-2)，建立差商表如下：H(x)=10+(x+1)+3(x+1)2 - (x+1) 2(x+1) 2 x(x-2)．)解析：12.试用simpson（分数：2.00）__________________________________________________________________________________________正确答案：(正确答案：令a=2，b=3，f(x)=e x，得所求近似值具有3位有效数字．)解析：13.给定常微分方程初值问题取正整数n，并记h=(b-a)／n，x i=a+ih，0≤i≤n．试分析求解公式的局部截断误差，并指出它是一个几阶的公式．（分数：2.00）__________________________________________________________________________________________正确答案：(正确答案：所给求解公式是一个2阶公式．注所给求解公式是一个2阶公式．)解析：。

2008年高考北京理科数学详解一、本大题共8小题，每小题5分，共40分．在每小题列出的四个选项中，选出符合题目要求的一项．1．已知全集U =R ，集合{}|23A x x =-≤≤，{}|14B x x x =<->或，那么集合()U A B ð等于（ ）A ．{}|24x x -<≤ B ．{}|34x x x 或≤≥ C ．{}|21x x -<-≤ D ．{}|13x x -≤≤【标准答案】: D【试题分析】: C U B=[-1, 4]，()U A B ð＝{}|13x x -≤≤ 【高考考点】:集合【易错提醒】: 补集求错【备考提示】: 高考基本得分点 2．若0.52a =，πlog 3b =，22πlog sin5c =，则（ ） A ．a b c >> B ．b a c >> C ．c a b >>D ．b c a >> 【标准答案】: A【试题分析】:利用估值法知a 大于1，b 在0与1之间，c 小于0. 【高考考点】: 函数的映射关系，函数的图像。

【易错提醒】: 估值出现错误。

【备考提示】: 大小比较也是高考较常见的题型，希望引起注意。

3．“函数()()f x x ∈R 存在反函数”是“函数()f x 在R 上为增函数”的（ ） A ．充分而不必要条件 B ．必要而不充分条件C ．充分必要条件D ．既不充分也不必要条件【标准答案】: B【试题分析】: 函数()()f x x ∈R 存在反函数，至少还有可能函数()f x 在R 上为减函数，充分条件不成立；而必有条件显然成立。

【高考考点】: 充要条件，反函数，映射关系，函数单调性。

【易错提醒】: 单调性与一一对应之间的关系不清楚 【备考提示】: 平时注意数形结合训练。

4．若点P 到直线1x =-的距离比它到点(20)，的距离小1，则点P 的轨迹为（ ） A ．圆 B ．椭圆 C ．双曲线 D ．抛物线【标准答案】: D【试题分析】: 把P 到直线1x =-向左平移一个单位，两个距离就相等了，它就是抛物线的定义。

北京理工大学2007-2008学年第一学期数学分析期中试题一. 填空题（每小题3分, 共30分）1. 极限=--+-→xe e x x x cos 12lim220__________. 2. 设11211)(-+=x x f , 则=+→)(lim 1x f x _____, =-→)(lim 1x f x _____, 1=x 是)(x f 的第_____类间断点. 3. 设)1ln(1)(22++-+=x x x x x f , 则化成最简形式时, =')(x f __________________.4. 方程0133=+-x x 有_____个实根, 其中有_____个正实根, _____个负实根.5. x xe x f 2)(=的带皮亚诺型余项的三阶麦克劳林公式____________________________.6. 一动点沿抛物线2x y =向右移动, 已知动点经过点)4,2(时沿x 轴方向的分速度为s cm /3, 则它沿y 轴方向的分速度为_______s cm /.7. 设当0→x 时x x -sin 与k cx 是等价无穷小, 则=c ______, =k ______.8. 设)(1)(arctan 2x g x f y ++=, 其中g f ,可导, 则=dy _________________________.9. 曲线23223+-=x x x y 有斜渐近线____________________.10. 函数x x x x f --=2)1()(在点_________________处导数不存在. 二. (8分) 已知方程e xy ye x =+)ln(确定函数)(x y y =, 求dx dy 及1=x dxdy .三. (8分) 设⎩⎨⎧-==t t t y t x cos sin cos ln , 求dx dy , 22dx yd . 四. (8分) 设函数⎪⎩⎪⎨⎧=≠+-++=121)2)(1()(23x x x x bax x x f 在1=x 处连续, 求b a ,的值.五. (8分) 证明不等式22)1(ln )1(x x x <++ )0(>x . 六. (12分) 利用导数研究函数1212+-=xxy 的的性态, 并作出其图形.七. (10分) 由抛物线2x y =, 直线8=x 和x 轴围成一曲边 三角形OAB (如图), 在曲线OB 上求一点M , 使过M 点所作抛物线的切线与AB OA ,所围成的三角形APQ具有最大面积..八. (8分) 设)(x f 在0=x 处可导, 且310)1)(1(lim e xx f xx =-+→. (1) 求)0(f , )0(f '; (2) 求xx xx f x 10)1)(1(lim -++→. 九. (8分) 设函数)(x f 在区间]2,0[上可导, 且0)0(=f , 1)2()1(==f f , 证明在区间)2,0(内至少存在一点ξ, 使12)(-='ξξf .数学分析B 参考解答(2007.11)一. 1. 82. 0, 1, 一 (各1分)3.2322)1(+-x x (没化成最简形式扣1分)4. 3, 2, 1 (各1分)5. )(22332x o x x x +++6. 127. 61-, 3 (1分, 2分)8. dx x g x g x g x x f ))(1)()(1)(arctan (22+'++' (其中两个导数各1分)9. 62+=x y 10. 0=x二. 方程两端对x 求导 0)(1='+++'y x y xyye e y x x …………………………(4分)ye x ye dxdy x x 11++-= …………………………(6分) 在已知方程中令1=x , 得e y ye =+ln , 1=y ………………………(7分) 11-==x dxdy …………………………(8分)三.t t tt t t t t dxdy cos cos sin sin cos cos -=-+-= …………………………(4分)t tt t t tt t t t dxy d sin cos sin cos cos sin sin cos 222-=-+-=………………………(8分)四. 由题设得 2)2)(1(lim 231=+-++→x x bax x x …………………………(1分)故 01)(lim 31=++=++→b a b ax x x ………………………(3分))2)(1(1lim)2)(1(lim 231231+---+=+-++→→x x a ax x x x b ax x x x 23321lim 221=+=++++=→ax a x x x …………………………(6分) 3=a 41-=--=a b …………………………(8分)五. 设 22)1(ln )1()(x x x x f -++= …………………………(1分) x x x x f 2)1ln(2)1(ln )(2-+++=' …………………………(2分) 21211)1ln(2)(-++++=''xx x x f …………………………(3分) 222)1(2)1()1ln(2)1(2)(x x x x x f +-++-+='''0)1()1ln(22<++-=x x …………………(4分) )(x f '' 又0)0(=''f 0)(<''∴x f ………………………(6分) )(x f ' 又 0)0(='f 0)(<'∴x f ………………………(7分) )(x f 又0)0(=f 0)(<∴x f即 22)1(ln )1(x x x <++ …………………………(8分)六. 定义域为),0()0,(+∞-∞+∞=+-→)121(lim 20x x x , 1)121(lim 2=+-∞→xxx ,故0=x 是垂直渐近线, 1=y 是水平渐近线…………………………(2分)323)1(222xx x x y -=+-=' …………………………(3分) 434)23(246x x x x y -=-+='' …………………………(4分)令0='y , 得1=x , 令0=''y , 得23=x …………………………(6分)分) 分)…………………(10分)(12分)七. 设),(2x x M , 则过M 点的切线斜率为x x 2)(2=' ……………………(1分)切线方程为 )(22x X x x Y -=- …………………………(2分)令 0=Y , 得 2xX =, 令 8=X , 得 216x x Y -= ………………(4分) )16)(28(2121)(2x x xPA QA x S --=⋅= )80(<<x ………………(6分))216)(28(21)16)(21(212x xx x dx dS --+--= )256643(412+-=x x ………………………(8分) 令 0=dx dS , 得 316=x …………………………(9分) 由问题的实际意义, 三角形的面积确有最大值, 且驻点惟一, 故点))316(,316(2为所求. …………………………(10分)八. (1) 由题设, 有 3)1)(1ln(lim 0=-+→xx x f x …………………………(1分)0)1)(1ln(lim 0=-+→xx f x …………………………(2分)01)(lim 0=-→xx f x0)1)((lim 0=-→x f x …………………………(3分)1)(lim )0(0==∴→x f f x …………………………(4分)01)(lim )0()(lim)0(00=-=-='→→xx f x f x f f x x …………………………(5分)(2) x x x f x 1)(lim 30-=→201)(lim x x f x -=→ …………………………(6分) xx x f x x x x f x x x 1)(lim)1)(1ln(lim 00-+=-++→→ 4311)(lim 120=+=-+=→xx f x …………………………(7分) 410)1)(1(lim e xx f x xx =-++∴→ …………………………(8分)九. 令 x x x f x F +-=2)()( …………………………(2分) 则)(x F 在区间]2,0[上可导(没此叙述不扣分)0)0(=F , 01)1(>=F , 01)2(<-=F ………………………(4分) 由介值定理, )2,1(∈∃c , 使 0)(=c F …………………………(6分) 由洛尔中值定理, )2,0(),0(⊂∈∃c ξ, 使0)(='ξF即 012)(=+-'ξξf 12)(-='ξξf …………………………(8分)。

绝密★使用完毕前2008年普通高等学校校招生全国统一考试 数学（理工农医类）（北京卷）本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，第Ⅰ卷1至2页，第Ⅱ卷3至9页，共150分。

考试时间120分钟。

考试结束，将本试卷和答题卡一并交回。

第Ⅰ卷（选择题 共40分） 注意事项：1答第Ⅰ卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号、考试科目涂写在答题卡上。

2.每小题选出答案后，用钢笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。

如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案。

不能答在试卷上。

一、本题共8小题。

每小题5分，共40分。

在每小题列出的四个选项中，选出符合题目要求的一项。

（1）已知全集∪＝R ，集合A =|x |-2≤x ≤3|，B =|x |x 〈-1或x 〉4|，那么集合A ∩（εv B ）等于(A)|x |-2≤x 〈4| （B ）|x |x ≤3或≥4| (C)|x |-2≤x <-1 (D)|x | -1≤x ≤3| (2)若a =2a ,b =log,3,c =log,sin52,则 (A ）a >b >c (B)b >a >c (C)c>a>b (D)b >c>a(3)“函数f (x )(x ∈R)存在反函数”是“函数f (x )在R 上为增函数”的 (A)充分而不必要条件 （B ）必要而不充分条件 (C)充分必要条件 （D ）即不充分也不必要条件（4）若点P 到直线x =－1的距离比它到点（2，0）的烛1，则点P 的轨迹为 （A ）圆 （B ）椭圆 （C ）双曲线 （D ）抛物线x -y +1≥0,（5）若实数x ,y 满足 x +y ≥0, 则z =3x +y 的最小值是x ≤0, (A)0(B)1(C)3(D)9(6)已知数列｜a n ｜对任意的p,q ∈N m 满足a p+q =a p +a q ,且a P =-6,那么a p +q 等于 （A ）-165 (B)-33 (C)-30 (D)－21（7）过直线y =x 上的一点作圆（x -5）2=2的两条切线l 1，l 2，当直线l 1，l 2关于y =x 对称时，综们之间的夹角为 （A ）30° （B ）45° (C)60° (D)90°(8)如图，动点P 在正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1的对角线BD 1上。

数值计算方法试题一一、 填空题（每空1分，共17分）1、如果用二分法求方程043=-+x x 在区间]2,1[内的根精确到三位小数，需对分（ ）次。

2、迭代格式)2(21-+=+k k k x x x α局部收敛的充分条件是α取值在（ ）。

3、已知⎪⎩⎪⎨⎧≤≤+-+-+-≤≤=31)1()1()1(2110)(233x c x b x a x x x x S 是三次样条函数，则a =( )，b =（ ），c =（ ）。

4、)(,),(),(10x l x l x l n 是以整数点n x x x ,,,10 为节点的Lagrange 插值基函数，则∑==nk kx l0)(( )，∑==nk k jk x lx 0)(( )，当2≥n 时=++∑=)()3(204x l x xk k n k k( )。

5、设1326)(247+++=x x x x f 和节点,,2,1,0,2/ ==k k x k 则=],,,[10n x x x f 和=∆07f。

6、5个节点的牛顿-柯特斯求积公式的代数精度为 ，5个节点的求积公式最高代数精度为 。

7、{}∞=0)(k kx ϕ是区间]1,0[上权函数x x =)(ρ的最高项系数为1的正交多项式族，其中1)(0=x ϕ，则⎰=14)(dx x x ϕ 。

8、给定方程组⎩⎨⎧=+-=-221121b x ax b ax x ，a 为实数，当a 满足 ，且20<<ω时，SOR 迭代法收敛。

9、解初值问题00(,)()y f x y y x y '=⎧⎨=⎩的改进欧拉法⎪⎩⎪⎨⎧++=+=++++)],(),([2),(]0[111]0[1n n n n n n n n n n y x f y x f h y y y x hf y y 是阶方法。

10、设⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=11001a a a a A ，当∈a （ ）时，必有分解式T LL A =，其中L 为下三角阵，当其对角线元素)3,2,1(=i l ii 满足（ ）条件时，这种分解是唯一的。

2008年高考北京理科数学详解一、本大题共8小题，每小题5分，共40分．在每小题列出的四个选项中，选出符合题目要求的一项．1．已知全集U =R ，集合{}|23A x x =-≤≤，{}|14B x x x =<->或，那么集合()U A B ð等于（ ）A ．{}|24x x -<≤ B ．{}|34x x x 或≤≥ C ．{}|21x x -<-≤ D ．{}|13x x -≤≤【标准答案】: D【试题分析】: C U B=[-1, 4]，()U A B ð＝{}|13x x -≤≤ 【高考考点】:集合【易错提醒】: 补集求错【备考提示】: 高考基本得分点 2．若0.52a =，πlog 3b =，22πlog sin5c =，则（ ） A ．a b c >> B ．b a c >> C ．c a b >>D ．b c a >> 【标准答案】: A【试题分析】:利用估值法知a 大于1，b 在0与1之间，c 小于0. 【高考考点】: 函数的映射关系，函数的图像。

【易错提醒】: 估值出现错误。

【备考提示】: 大小比较也是高考较常见的题型，希望引起注意。

3．“函数()()f x x ∈R 存在反函数”是“函数()f x 在R 上为增函数”的（ ） A ．充分而不必要条件 B ．必要而不充分条件C ．充分必要条件D ．既不充分也不必要条件【标准答案】: B【试题分析】: 函数()()f x x ∈R 存在反函数，至少还有可能函数()f x 在R 上为减函数，充分条件不成立；而必有条件显然成立。

【高考考点】: 充要条件，反函数，映射关系，函数单调性。

【易错提醒】: 单调性与一一对应之间的关系不清楚 【备考提示】: 平时注意数形结合训练。

4．若点P 到直线1x =-的距离比它到点(20)，的距离小1，则点P 的轨迹为（ ） A ．圆 B ．椭圆 C ．双曲线 D ．抛物线【标准答案】: D【试题分析】: 把P 到直线1x =-向左平移一个单位，两个距离就相等了，它就是抛物线的定义。