南京农业大学考研2004高等数学311
- 格式:doc
- 大小:245.00 KB
- 文档页数:4
一、填空题(1)【答案】 y =x −1【详解】方法 1:因为直线 x +y =1的斜率k 1 − =1,所以与其垂直的直线的斜率k 2 满足121k k =-,所以21k -=-,即21k =,曲线l n y x =上与直线1=+y x 垂直的切线方程的斜率为1,即11)(ln =='='xx y ,得1x =,把1x =代入l n y x =,得切点坐标为)0,1(,根据点斜式公式得所求切线方程为:)1(10-⋅=-x y ,即1-=x y 方法2:本题也可先设切点为)l n ,(00x x ,曲线l n y x =过此切点的导数为11=='=x y x x ,得10=x ,所以切点为()00(,ln )1,0x x =,由此可知所求切线方程为)1(10-⋅=-x y ,即1-=x y .(2)【答案】2)(ln 21x 【详解】先求出)(x f '的表达式,再积分即可.方法1:令t e x=,则t x l n =,1xet -=,于是有t t t f ln )(=',即.ln )(xx x f ='两边积分得2ln 1()ln ln (ln )2xf x dx xd x x C x ===+⎰⎰.利用初始条件(1)0f =,代入上式:21(1)(ln1)02f C C =+==,即0C =,故所求函数为()f x =2)(ln 21x .方法2:由l n xx e =,所以xx x ee f -=')(l n ln xx xx e e ee-=⋅=,所以.ln )(x x x f ='下同.(3)【答案】23【详解】利用极坐标将曲线用参数方程表示,相应曲线积分可化为定积分.2004 年全国硕士研究生入学统一考试数学一试题解析L 为正向圆周222=+y x 在第一象限中的部分,用参数式可表示为.20:,s in 2,cos 2πθθθ→⎩⎨⎧==y x 于是2Lx dy ydx -=⎰202cos 2sin 22sin 2cos d d πθθθθ⎡⎤-⎣⎦⎰20[2cos 2cos 22sin 2sin ]d πθθθθθ=⋅+⋅⎰()22222220[2cos 4sin ][2cos sin 2sin ]d d ππθθθθθθθ=+=++⎰⎰222220[22sin ]22sin d d d πππθθθθθ=+=+⎰⎰⎰()220021cos 2d ππθθθ=+-⎰222000131cos 22sin 2222d πππππθθθθ=+-=-⎰()3133sin sin 002222ππππ=--=-=(4)【答案】221x c x c y +=【详解】欧拉方程的求解有固定方法,作变量代换te x =化为常系数线性齐次微分方程即可.令te x =,有1ln ,dt t x dx x ==,则1dy dy dt dy dx dt dx x dt=⋅=,221d y d dy dx dx x dt ⎛⎫= ⎪⎝⎭()211dy d dy d uv vdu udv x dt x dx dt ⎛⎫=+ -+ ⎪⎝⎭211dy d dy dt x dt x dt dt dx ⎛⎫=-+⋅⎪⎝⎭2222222111dy d y d y dy x dt x dt x dt dt ⎛⎫=-+=- ⎪⎝⎭代入原方程:222211420d y dy dyx x y x dt dt x dt⎛⎫⋅-+⋅+= ⎪⎝⎭,整理得02322=++y dt dy dt y d ,此式为二阶齐次线性微分方程,对应的特征方程为2320r r ++=,所以特征根为:121,2r r =- =- ,12r r ≠ ,所以02322=++y dt dydty d 的通解为1221212r t r t t ty c e c e c e c e --=+=+又因为te x =,所以2211,tt ee x x --= =,代入上式得212122.t t c cy c e c e x x--=+=+(5)【答案】91【详解】方法1:已知等式两边同时右乘A ,得**2ABA A BA A A =+,由伴随矩阵的运算规律:**A A AA A E ==,有2A B A B A A =+,而210120001A =3321(1)12+=-2211=⨯-⨯3=,于是有A B A B +=63,移项、合并有A B E A =-)63(,再两边取行列式,由方阵乘积的行列式的性质:矩阵乘积的行列式等于矩阵行列式的积,有(36)363A E B A E B A -=-==,而36A E -21010031206010001001⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥=-⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦630600030360060300003006003⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥=-=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥-⎣⎦⎣⎦3303(1)(3)(3)3330+=--=-⨯⨯27=,故所求行列式为B 33627A A E ==-19=方法2:由题设条件**2ABA BA E =+,得**2ABA BA -=*(2)A E BA E-=由方阵乘积行的列式的性质:矩阵乘积的行列式等于矩阵行列式的积,故两边取行列式,有**(2)21A E BA A EB A E -=-==其中210120001A =3321(1)12+=-2211=⨯-⨯3=;由伴随矩阵行列式的公式:若A 是n 阶矩阵,则1n A A-*=.所以,312A A A -*===9;又0102100001A E -=1210(1)01+=-=1.故1192B A E A*==-.(6)【答案】e1【详解】本题应记住常见指数分布等的期望与方差的数字特征,而不应在考试时再去推算.指数分布的概率密度为,0()00x e x f x x λλ-⎧>⎪=⎨≤⎪⎩若若,其方差21λ=DX .于是,由一维概率计算公式,{}()bX aP a X b f x dx ≤≤=⎰,有}{D X X P >=dx e X P x ⎰+∞-=>λλλλ1}1{=11xe eλλ+∞--=二、选择题(7)【答案】(B)【详解】方法1:202200tan tan 2lim limlim 0cos cos x xx x x tdt x xxt dtβα+++→→→⋅= =⎰⎰洛必达,则β是α的高阶无穷小,根据题设,排在后面的是前一个的高阶无穷小,所以可排除(C),(D)选项,又23230001sin sin 2lim lim lim 2tan tan xx x x x x t dtx x xtdtγβ+++→→→⋅= ⎰⎰洛必达201lim4x x x +→=∞等价无穷小替换,可见γ是比β低阶的无穷小量,故应选(B).方法2:用kx (当0x →时)去比较.221000cos cos limlimlim ,xkkk x x x t dt x xxkxα+++-→→→=⎰洛欲使上式极限存在但不为0,应取1k =,有220lim cos cos lim lim 1lim x x x x t txxxα++++→→→→===,所以(当+→0x 时)α与x 同阶.211300000tan tan 222lim limlim lim lim xk k k k k x x x x x tdtx x x x x x kx kx kx β+++++---→→→→→⋅⋅===⎰洛欲使上式极限存在但不为0,应取3k =,有3320002tan 2tan 2lim lim lim 333x x x x x x x x β+++-→→→===,所以(当+→0x 时)β与3x 同阶.31313222211100000sin sin lim lim lim lim lim ,222xk kk k k x x x x x t dtx x x x xx x kx kx kx γ+++++-----→→→→→⋅⋅===⎰洛欲使上式极限存在但不为0,应取2k =,有221001lim lim 224x x xx x γ++-→→==⋅,所以(当+→0x 时)γ与2x 同阶.因此,后面一个是前面一个的高阶小的次序是,,αγβ,选(B).(8)【答案】(C)【详解】函数()f x 只在一点的导数大于零,一般不能推导出单调性,因此可排除(A),(B).由导数的定义,知0)0()(lim)0(0>-='→xf x f f x 根据极限的保号性,知存在0>δ,当),0()0,(δδ -∈x 时,有0)0()(>-xf x f .即当)0,(δ-∈x 时,0x <,有()(0)f x f <;而当),0(δ∈x 时,0x >有()(0)f x f >.(9)【答案】(B)【详解】对于敛散性的判定问题,若不便直接推证,往往可通过反例排除找到正确选项.方法1:排除法.取()()11ln 1n a n n =++,则n n na ∞→lim =0,又()()1111ln 11pn p n n p ∞= >⎧⎨++ ≤⎩∑收敛,当发散,当,所以()()1111ln 1n n n a n n ∞∞===++∑∑发散,排除A ,D ;又取n n a n 1=,因为p 级数1111p n p n p ∞= >⎧⎨ ≤⎩∑收敛,当发散,当,则级数111n n n a n n ∞∞===∑∑收敛,但221lim lim lim n n n n n a n n n n→∞→∞→∞=⋅==∞,排除(C),故应选(B).方法2:证明(B)正确.l im 0n n na λ→∞=≠,即l im 1nn a nλ→∞=.因为11n n∞=∑发散,由比较判别法的极限形式知,1nn a∞=∑也发散,故应选(B)..(10)【答案】(B)【详解】在应用变限的积分对变量x 求导时,应注意被积函数中不能含有变量x :⎰'-'=')()()()]([)()]([])([x b x a x a x a f x b x b f dt t f 否则,应先通过恒等变形、变量代换和交换积分次序等将被积函数中的变量x 换到积分号外或积分线上.方法1:交换积分次序,使得只有外面这道积分限中才有t ,其他地方不出现t由⎰⎰=t tydx x f dy t F 1)()(知:1y x ty t <<⎧⎨<<⎩,交换积分次序11x t y x <<⎧⎨<<⎩,得⎰⎰=t tydx x f dy t F 1)()(=⎰⎰⎰-=t x tdxx x f dx dy x f 111)1)((])([于是,)1)(()(-='t t f t F ,从而有)2()2(f F =',故应选(B).方法2:设()()x f x 'Φ=,于是1()()t t yF t dy f x dx =⎰⎰11()()t t t tyydy x dx dy d x '=Φ=Φ⎰⎰⎰⎰1[()()]t t y dy =Φ-Φ⎰1()(1)()tt t y dy=Φ--Φ⎰所以()()(1)()()()(1),F t t t t t f t t ''=Φ-+Φ-Φ=-所以(2)(2)F f '=,选(B).(11)【答案】(D)【详解】由题设,将A 的第1列与第2列交换,即12010100001AE A B ⎡⎤⎢⎥==⎢⎥⎢⎥⎣⎦,将B 的第2列加到第3列,即100010100011011100011100.001001001001B A A AQ ⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥===⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎣⎦故011100001Q ⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦,应选(D).(12)【答案】(A)【详解】方法1:由矩阵秩的重要公式:若A 为n m ⨯矩阵,B 为n p ⨯矩阵,如果0A B =,则()()r A r B n+≤设A 为n m ⨯矩阵,B 为s n ⨯矩阵,由0A B =知,()()r A r B n +≤,其中n 是矩阵A 的列数,也是B 的行数因A 为非零矩阵,故()1r A ≥,因()()r A r B n +≤,从而()1r B n n ≤-<,由向量组线性相关的充分必要条件向量组的秩小于向量的个数,知B 的行向量组线性相关.因B 为非零矩阵,故()1r B ≥,因()()r A r B n +≤,从而()1r A n n ≤-<,由向量组线性相关的充分必要条件向量组的秩小于向量的个数,知A 的列向量组线性相关.故应选(A).方法2:设A 为n m ⨯矩阵,B 为s n ⨯矩阵,将B 按列分块,由0A B =得,[]12,,,0,0,1,2,,.s i AB A A i s ββββ==== 因B 是非零矩阵,故存在0i β≠,使得0i A β=.即齐次线性方程组0A x =有非零解.由齐次线性方程组0A x =有非零解的充要条件()r A n <,知()r A n <.所以A 的列向量组线性相关.又()0T T T AB B A ==,将TA 按列分块,得12[,,,]0,0,1,2,,.T T T T T TT T m i B A B B i m αααα==== 因A 是非零矩阵,故存在0T i α≠,使得0TT i Bα=,即齐次线性方程组0Bx =有非零解.由齐次线性方程组0Bx =有非零解的充要条件,知TB 的列向量组线性相关,由TB 是由B 行列互换得到的,从而B 的行向量组线性相关,故应选(A).方法3:设(),i j m n A a ⨯=()i j n s B b ⨯=,将A 按列分块,记()12n A A A A =由0A B =⇒()11121212221212s s n n n ns b b b b bb A A A b b b ⎛⎫⎪⎪ ⎪⋅⋅⋅⎪⎝⎭()111111,,0n n s ns n b A b A b A b A =++++= (1)由于0B ≠,所以至少有一个0i j b ≠(1,1i n j s ≤≤≤≤),又由(1)知,11220j j i j i nj n b A b A b A b A +++++= ,所以12,,,m A A A 线性相关.即A 的列向量组线性相关.(向量组线性相关的定义:如果对m 个向量12,,,nm R ααα∈ ,有m 个不全为零的数12,,,m k k k R ∈,使11220m m k k k ααα++=成立,则称12,,,m ααα 线性相关.)又将B 按行分块,记12n B BB B ⎛⎫ ⎪ ⎪= ⎪ ⎪⎝⎭,同样,0A B =⇒11121121222212n n m m mn n a a a B a a a B a a a B ⎛⎫⎛⎫⎪⎪⎪⎪ ⎪⎪⋅⋅⋅⎪⎪⎝⎭⎝⎭ 111122121122221122n n n n m m mn n a B a B a B a B a B a B a B a B a B +++⎛⎫⎪+++ ⎪=⎪ ⎪ ⎪+++⎝⎭ 0=由于0A ≠,则至少存在一个0i j a ≠(1,1i m j n ≤≤≤≤),使11220i i i j j in n a B a B a B a B ++++= ,由向量组线性相关的定义知,12,,,m B B B 线性相关,即B 的行向量组线性相关,故应选(A).方法4:用排除法.取满足题设条件的,A B .取001000,10010001A B ⎡⎤⎡⎤⎢⎥=≠=≠⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎢⎥⎣⎦,有00100100,10001AB ⎡⎤⎡⎤⎢⎥==⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎢⎥⎣⎦A 的行向量组,列向量组均线性相关,但B 的列向量组线性无关,故(B),(D)不成立.又取110100,00000100A B ⎡⎤⎡⎤⎢⎥=≠=≠⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎢⎥⎣⎦,有1101000000100AB ⎡⎤⎡⎤⎢⎥==⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎢⎥⎣⎦,A 的行向量组线性无关,B 的列向量组线性相关,故(C)不成立.由排除法知应选(A).(13)【答案】C【详解】利用正态分布概率密度函数图形的对称性,对任何0x >有{}{}{}12P X x P X x P X x >=<-=>.或直接利用图形求解.方法1:由标准正态分布概率密度函数的对称性知,αα=-<}{u X P ,于是}{2}{}{}{}{11x X P x X P x X P x X P x X P ≥=-≤+≥=≥=<-=-α即有21}{α-=≥x X P ,可见根据分位点的定义有21α-=u x ,故应选(C).方法2:Oxy()f x {}P X u αα>=图1图2如图1所示题设条件.图2显示中间阴影部分面积α,{}P X x α<=.两端各余面积12α-,所以12{}P X u αα-<=,答案应选(C).(14)【答案】A.【详解】由于随机变量)1(,,,21>n X X X n 独立同分布,所以必有:2, (,)0, i j i jCov X X i jσ⎧==⎨≠⎩又222111()n n ni i i i i i i i D a X a D X a σ===⎛⎫== ⎪⎝⎭∑∑∑Oxy{}P X x α<=12α-()f x下面求1(,)Cov X Y 和1()D X Y +.而11,ni i Y X n ==∑故本题的关键是将Y 中的1X 分离出来,再用独立性来计算.对于选项(A):1111112111(,)(,)(,)(,)n n i i i i Cov X Y Cov X X Cov X X Cov X X n n n ====+∑∑11DX n=21n σ=所以(A)对,(B)不对.为了熟悉这类问题的快速、正确计算.可以看本题(C),(D)选项.因为X 与Y 独立时,有()()()D X Y D X D Y ±=+.所以,这两个选项的方差也可直接计算得到:22211222111(1)1()()n n n n D X Y D X X X n n n n nσσ++-+=+++=+ =222233σσn n n n n +=+,222222111)1()111()(σσnn n n X n X n X n n D Y X D n -+-=----=- =.222222σσn n n n n -=-所以本题选(A)三、解答题(15)【详解】根据要证不等式的形式,可考虑用拉格朗日中值定理或转化为函数不等式用单调性证明.方法1:因为函数()2l n f x x =在()2[,],a b e e ⊂上连续,且在(),a b 内可导,所以满足拉格朗日中值定理的条件,对函数()2ln f x x =在[,]a b 上应用拉格朗日中值定理,得()()()22222ln ln ln ln ,b a b a b a e a b e ξξξξ'-=-=- <<<<下证:22ln 4eξξ>.设t t t ln )(=ϕ,则2ln 1)(ttt -='ϕ,当t e >时,1ln 1ln 0t e -<-=,即,0)(<'t ϕ所以)(t ϕ单调减少,又因为2e ξ<,所以)()(2e ϕξϕ>,即2222ln ln e e e =>ξξ,得22ln 4eξξ>故)(4ln ln 222a b ea b ->-.方法2:利用单调性,设x ex x 224ln )(-=ϕ,证()x ϕ在区间()2,e e 内严格单调增即可.24ln 2)(e x x x -='ϕ,(222222ln 444()20e e e e e eϕ'=-=-=,)2ln 12)(x x x -=''ϕ,当x e >时,1ln 1ln 0x e -<-=,,0)(<''x ϕ故)(x ϕ'单调减少,从而当2e x e <<时,2()()0x e ϕϕ''>=,即当2e x e <<时,)(x ϕ单调增加.因此当2e x e <<时,)()(a b ϕϕ>,即a e a b e b 22224ln 4ln ->-,故)(4ln ln 222a b ea b ->-.方法3:设2224()ln ln ()x x a x a eϕ=---,则2ln 4()2x x x e ϕ'=-,21ln ()2x x x ϕ-''=,⇒x e >时,1ln 1ln 0x e -<-=,得()0x ϕ''<,⇒()x ϕ'在2(,)e e 上单调减少,从而当2e x e <<时,22244()()0x e e eϕϕ''>=-=,⇒()x ϕ在2(,)e e 上单调增加.从而当2e a x b e <<≤<时,()()0x a ϕϕ>=.⇒()0b ϕ>,即2224ln ln ()b a b a e ->-.(16)【详解】本题是标准的牛顿第二定理的应用,列出关系式后再解微分方程即可.方法1:由题设,飞机质量9000m kg =,着陆时的水平速度h k m v /7000=.从飞机接触跑道开始计时,设t 时刻飞机的滑行距离为()x t ,速度为()v t ,则0)0(,)0(0==x v v .根据牛顿第二定律,得kv dt dv m -=.又dx dv v dt dx dx dv dt dv =⋅=.由以上两式得dv k m dx -=,积分得.)(C v kmt x +-=由于0)0(,)0(0==x v v ,所以0(0)0.mx v C k=-+=故得0v k m C =,从而)).(()(0t v v kmt x -=当0)(→t v 时,).(05.1100.67009000)(60km k mv t x =⨯⨯=→所以,飞机滑行的最长距离为1.05km.方法2:根据牛顿第二定律,得kv dtdvm-=,分离变量:dv k dt v m =-,两端积分得:1ln kv t C m=-+,通解:t mk C ev -=,代入初始条件00v vt ==,解得0v C =,故.)(0t mk ev t v -=飞机在跑道上滑行得距离相当于滑行到0v →,对应地t →+∞.于是由d x vdt =,有00() 1.05().k k t t mmmv mv x v t dt v edt e km kk+∞--+∞+∞===-==⎰⎰或由()0kt mdx v t v e dt-==,知)1()(000--==--⎰t m kt t m ke m kv dt e v t x ,故最长距离为当∞→t 时,).(05.1)(0km mkv t x =→方法3:由kv dt dv m -=,dx v dt =,化为x 对t 的求导,得dt dxk dtx d m -=22,变形为022=+dtdxm k dt x d ,0(0)(0),(0)0v x v x '===其特征方程为02=+λλm k ,解之得mk-==21,0λλ,故.21t m ke C C x -+=由2000000,kt m t t t t kC dxx v e v dt m-=======-=,得,021km v C C =-=于是).1()(0t m k e kmv t x --=当+∞→t 时,).(05.1)(0km k mv t x =→所以,飞机滑行的最长距离为1.05km .(17)【详解】这是常规题,加、减曲面片高斯公式法,转换投影法,逐个投影法都可用.方法1:加、减曲面片高斯公式.取1∑为xoy 平面上被圆122=+y x 所围部分的下侧,记Ω为由∑与1∑围成的空间闭区域,则dxdyzdzdx y dydz x I ⎰⎰∑+∑-++=1)1(322233133212223(1)x dydz y dzdx z dxdy I I ∑-++-=-⎰⎰由高斯公式:设空间闭区域Ω是由分段光滑的闭曲面∑所围成,函数()()(),,,,,,,,P x y z Q x y z R x y z 在Ω上具有一阶连续偏导数,则有P Q R Pdydz Qdzdx Rdxd y dv x y z ∑Ω⎛⎫∂∂∂++=++ ⎪∂∂∂⎝⎭⎰⎰⎰⎰⎰ 这里3322,2,3(1)P x Q y R z = == -,2226,6,6P QR x y z x y z∂∂∂===∂∂∂,所以2216()I x y z dvΩ=++⎰⎰⎰利用柱面坐标:c os sin ,01,02,x r y r r dv rdrd dz z z θθθπθ=⎧⎪= ≤≤ ≤≤ =⎨⎪=⎩,有:2216()I x y z dxdydz Ω=++⎰⎰⎰=r dzr z dr d r )(620101022⎰⎰⎰-+πθ()()221221123200011212122r r z r r z dr rr r drππ--⎛⎫=+=+- ⎪⎝⎭⎰⎰()13246011124346r r r π⎛⎫- ⎪=-⋅+- ⎪⎝⎭11226ππ=⋅=记D 为1∑在x oy 平面上的投影域(){}22,1D x y xy =+≤,则0z =,0d z =,又1∑为220(1)z x y =+≤的下侧,从而:()13322223(1)301DI x dydz y dzdx z dxdy dxdy ∑=++-=--⎰⎰⎰⎰33Ddxdy π==⎰⎰(其中Ddxdy ⎰⎰为半径为1圆的面积,所以11Ddxdy ππ=⋅=⎰⎰)故1223.I I I πππ=-=-=-方法2:用转换投影法:若(),z z x y =,z 对,x y 具有一阶连续偏导数,则,z zdzdx dxdy dydz dxdy x y∂∂=-=-∂∂.曲面22221:1,(1),2,2z zz x y x y x y x y∂∂=--+≤=-=-∂∂∑,由转换投影公式332223(1)I x dydz y dzdx z dxdy∑=++-⎰⎰332[2()2()3(1)]z zx y z dxdy x y∑∂∂=-+-+-∂∂⎰⎰44222[443(1)3]Dx y x y dxdy=++---⎰⎰利用极坐标变换:c os ,01,02,sin x r r dxdy rdrd y r θθπθθ=⎧ ≤≤ ≤≤ =⎨=⎩,所以214444220[4cos 4sin 3(1)3]I d r r r rdrπθθθ=++--⎰⎰215454530[4cos 4sin 3(2)]d r r r r drπθθθ=++-⎰⎰24404413(cos sin )6622d πθθθ=++-⎰()2222222004cos sin 2cos sin 6d d ππθθθθθθ⎡⎤=+--⎢⎥⎣⎦⎰⎰2220412cos sin 26d πθθθπ⎡⎤=--⎣⎦⎰22220041cos sin 2263d d ππθθθθπ=--⎰⎰()20411cos 4236d ππθθπ=---⎰22004112cos 4sin 433624d πππππθθπθ=---=--⎰0ππ=--=-或244044(cos sin )66d πθθθ+⎰直接利用公式44220031cos sin 422d d πππθθθθ==⋅⋅⎰⎰及224444220cos 4cos 4sin sin d d d d ππππθθθθθθθθ===⎰⎰⎰⎰则244044431(cos sin )24666422d ππθθθπ+=⋅⋅⋅⋅⋅=⎰所以,原式2πππ=-=-(18)【分析】利用零点定理证明存在性,利用单调性证明惟一性.而正项级数的敛散性可用比较法判定.零点定理:设函数()f x 在闭区间[],a b 上连续,且()()0f a f b ⋅<,那么在开区间(),a b 内至少存在一点ξ,使()0f ξ=;单调性:设函数()f x 在闭区间[],a b 上连续,在(),a b 内可导,如果在(),a b 内()0f x '>,那么函数()f x 在[],a b 上单调增加;比较审敛法:设1nn u∞=∑和1nn v∞=∑都是正项级数,且n n u v ≤,若级数1nn v∞=∑收敛,则级数1nn u∞=∑收敛.【证明】记()1nn f x x nx =+-,则()n f x 是连续函数,由01)0(<-=n f ,0)1(>=n f n ,对照连续函数的零点定理知,方程01=-+nx x n 存在正实数根).1,0(∈n x 当0x >时,0)(1>+='-n nxx f n n ,可见)(x f n 在),0[+∞上单调增加,故方程01=-+nx x n 存在惟一正实数根.n x 由01=-+nx x n与0>n x 知nn x x nn n 110<-=<,故当1>α时,函数y x α=单调增,所以αα)1(0n x n <<.而正项级数∑∞=11n n α收敛,所以当1>α时,级数∑∞=1n n x α收敛.(19)【分析】根据极值点存在的充分条件:设函数(,)z f x y =在点()00,x y 的某领域内连续且有一阶及二阶连续偏导数,又0000(,)0,(,)0x y f x y f x y = =,令000000(,),(,),(,)xx xy yy f x y A f x y B f x y C = = =,则(,)z f x y =在()00,x y 处是否取得极值的条件如下:(1)20A C B ->时具有极值,且当0A <时有极大值,当0A >时有极小值;(2)20A C B -<时没有极值;(3)20A C B -=时,可能有极值,也可能没有极值,需另外讨论.所以对照极值点存在的充分性定理,先求出一阶偏导,再令其为零确定极值点,接下来求函数二阶偏导,确定是极大值还是极小值,并求出相应的极值.求二元隐函数的极值与求二元显函数的极值的有关定理是一样,差异仅在于求驻点及极值的充分条件时,用到隐函数求偏导数.【详解】因为0182106222=+--+-z y z y xy x ,所以两边对x 求导:02262=∂∂-∂∂--xz z x z yy x ,①两边对y 求导:0222206=∂∂-∂∂--+-yzz y z yz y x .②根据极值点存在的充分条件,令00zx z y∂⎧=⎪∂⎪⎨∂⎪=∂⎪⎩,得303100x y x y z -=⎧⎨-+-=⎩,故⎩⎨⎧==.,3y z y x 将上式代入0182106222=+--+-z y z y xy x ,可得⎪⎩⎪⎨⎧===3,3,9z y x 或⎪⎩⎪⎨⎧-=-=-=.3,3,9z y x 对照极值点存在的充分条件,为判别两点是否为极值点,再①分别对,x y 求偏导数,②分别对,x y 求偏导数①式对x 求导:02)(22222222=∂∂-∂∂-∂∂-xzz x z x z y ,②式对x 求导:,02222622=∂∂∂-∂∂⋅∂∂-∂∂∂-∂∂--y x zz x z y z y x z y x z ①式对y 求导:,02222622=∂∂∂-∂∂⋅∂∂-∂∂∂-∂∂--yx zz x z y z y x z y x z ②式对y 求导:02)(22222022222=∂∂-∂∂-∂∂-∂∂-∂∂-yzz y z y z y y z y z ,将⎪⎩⎪⎨⎧===3,3,9z y x ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=∂∂=∂∂0,0y z xz代入,于是61)3,3,9(22=∂∂=x z A ,21)3,3,9(2-=∂∂∂=yx z B ,35)3,3,9(22=∂∂=yz C ,故03612>=-B AC ,又061>=A ,从而点(9,3)是(,)z x y 的极小值点,极小值为(9,3)3z =.类似地,将⎪⎩⎪⎨⎧-=-=-=.3,3,9z y x ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=∂∂=∂∂0,0y z x z 代入,于是22(9,3,3)16z A x ---∂==-∂,2(9,3,3)12zB x y---∂==∂∂,22(9,3,3)53z C y ---∂==-∂,可知03612>=-B AC ,又061<-=A ,从而点(-9,-3)是(,)z x y 的极大值点,极大值为(9,3)3z --=-.(20)【详解】方法1:对方程组的系数矩阵A 作初等行变换,有11112222aa A n n n n a +⎡⎤⎢⎥+⎢⎥=⎢⎥⎢⎥+⎣⎦1()(2,)i i i n ⨯-+= 行行111120000a a a B na a +⎡⎤⎢⎥-⎢⎥=⎢⎥⎢⎥-⎣⎦对||B 是否为零进行讨论:当0a =时,()1r A n =<,由齐次方程组有非零解的判别定理:设A 是m n ⨯矩阵,齐次方程组0A x =有非零解的充要条件是()r A n <.故此方程组有非零解,把0a =代入原方程组,得其同解方程组为,021=+++n x x x ()*此时,()1r A =,故方程组有1n r n -=-个自由未知量.选23,,,n x x x 为自由未知量,将他们的1n -组值(1,0,,0),(0,1,,0),,(0,0,,1) 分别代入()*式,得基础解系,)0,,0,1,1(1T -=η,)0,,1,0,1(2T -=η,)1,,0,0,1(,1T n -=-η于是方程组的通解为,1111--++=n n k k x ηη 其中11,,-n k k 为任意常数.当0≠a 时,对矩阵B 作初等行变换,有11112100001a B n +⎡⎤⎢⎥-⎢⎥→⎢⎥⎢⎥-⎣⎦ (1)12,3i i n ⨯-+= 行()(1)00022100001n n a n +⎡⎤+⎢⎥⎢⎥-⎢⎥⎢⎥⎢⎥-⎢⎥⎣⎦ ,可知2)1(+-=n n a 时,n n A r <-=1)(,由齐次方程组有非零解的判别定理,知方程组也有非零解,把2)1(+-=n n a 代入原方程组,其同解方程组为⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=+-=+-=+-,0,03,0213121n x nx x x x x 此时,()1r A n =-,故方程组有(1)1n r n n -=--=个自由未知量.选2x 为自由未量,取21x =,由此得基础解系为Tn ),,2,1( =η,于是方程组的通解为ηk x =,其中k 为任意常数.方法2:计算方程组的系数行列式:11112222aa A n n n n a +⎡⎤⎢⎥+⎢⎥=⎢⎥⎢⎥+⎣⎦00011110002222000a a a n n n n ⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥+⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦矩阵加法a E =+⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡n n n n 22221111aE Q ∆ +,下面求矩阵Q 的特征值:11112222E Q n n n n λλλλ---------=---- 11112001(-)(2,3,,)00i i i n n λλλλλ-----⨯+=- 行行(1)1112()1000(2,3,,)000n n i i i n λλλ+----⨯+=列列1(1)2n n n λλ-+⎛⎫=- ⎪⎝⎭则Q 的特征值2)1(,0,,0+n n ,由性质:若A x x λ=,则()(),m m kA x k x A x x λλ==,因此对任意多项式()f x ,()()f A x f x λ=,即()f λ是()f A 的特征值.故,A 的特征值为(1),,,2n n a a a ++,由特征值的乘积等于矩阵行列式的值,得A 行列式.)2)1((1-++=n a n n a A 由齐次方程组有非零解的判别定理:设A 是n 阶矩阵,齐次方程组0Ax =有非零解的充要条件是0=A .可知,当0=A ,即0a =或2)1(+-=n n a 时,方程组有非零解.当0a =时,对系数矩阵A 作初等行变换,有11112222A n n n n ⎡⎤⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦ 1)(2,)i i i n ⨯-+= 行(行1111000000000⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦,.故方程组的同解方程组为,021=+++n x x x 此时,()1r A =,故方程组有1n r n -=-个自由未知量.选23,,,n x x x 为自由未知量,将他们的1n -组值(1,0,,0),(0,1,,0),,(0,0,,1) 分别代入()*式,由此得基础解系为,)0,,0,1,1(1T -=η,)0,,1,0,1(2T -=η,)1,,0,0,1(,1T n -=-η于是方程组的通解为,1111--++=n n k k x ηη 其中11,,-n k k 为任意常数.当2)1(+-=n n a 时,11112100001a B n +⎡⎤⎢⎥-⎢⎥→⎢⎥⎢⎥-⎣⎦ (1)1(2,3)i i n ⨯-+= 行(1)00022100001n n a n +⎡⎤+⎢⎥⎢⎥-⎢⎥⎢⎥⎢⎥-⎢⎥⎣⎦,即00002100001n ⎡⎤⎢⎥-⎢⎥⎢⎥⎢⎥-⎣⎦ ,其同解方程组为⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=+-=+-=+-,0,03,0213121n x nx x x x x 此时,()1r A n =-,故方程组有(1)1n r n n -=--=个自由未知量.选2x 为自由未量,取21x =,由此得基础解系为Tn ),,2,1( =η,于是方程组的通解为ηk x =,其中k 为任意常数.(21)【详解】A 的特征多项式为12314315E A aλλλλ---=----2(2)021114315aλλλλ---⨯-+----行()行1101(2)14315a λλλ------提出行公因数1101(1)2(2)03315a λλλ-⨯-+-----行行11012(2)033015a λλλ-+-----行行33(2)15a λλλ-=----(2)[(3)(5)3(1)]a λλλ=---++2(2)(8183).a λλλ=--++已知A 有一个二重特征值,有两种情况,(1)2=λ就是二重特征值,(2)若2=λ不是二重根,则28183a λλ-++是一个完全平方(1)若2=λ是特征方程的二重根,则有,03181622=++-a 解得2a =-.由E A λ-2(2)(8183(2))λλλ=--++⨯-2(2)(812)λλλ=--+2(2)(6)0λλ=--=求得A 的特征值为2,2,6,由1232123123E A -⎡⎤⎢⎥-=-⎢⎥⎢⎥--⎣⎦1231(-1)2,000113000-⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦行倍加到行行的倍加到行,知()21E A -=秩,故2=λ对应的线性无关的特征向量的个数为312n r -=-=,等于2=λ的重数.由矩阵与对角矩阵相似的充要条件:对矩阵的每个特征值,线性无关的特征向量的个数恰好等于该特征值的重根数,从而A 可相似对角化.(2)若2=λ不是特征方程的二重根,则a 31882++-λλ为完全平方,从而18316a +=,解得.32-=a 当32-=a 时,由E A λ-=22(2)(8183())3λλλ=--++⨯-2(2)(816)λλλ=--+2(2)(4)0λλ=--=知A 的特征值为2,4,4,由32341032113E A ⎡⎤⎢⎥-⎢⎥-=⎢⎥⎢⎥--⎢⎥⎣⎦1133⨯+ 行行323103000-⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦知()42E A -=秩,故4=λ对应的线性无关的特征向量有321n r -=-=,不等于4=λ的重数,则由矩阵与对角矩阵相似的充要条件:对矩阵的每个特征值,线性无关的特征向量的个数恰好等于该特征值的重根数,知A 不可相似对角化.(22)【分析】本题尽管难度不大,但考察的知识点很多,综合性较强.通过随机事件定义随机变量或通过随机变量定义随机事件,可以比较好地将概率论的知识前后连贯起来,这种命题方式值得注意.先确定(,)X Y 的可能取值,再求在每一个可能取值点上的概率,而这可利用随机事件的运算性质得到,即得二维随机变量(,)X Y 的概率分布;利用联合概率分布可求出边缘概率分布,进而可计算出相关系数.【详解】(I)由于1()()(|)12P AB P A P B A ==,所以,61)()()(==B A P AB P B P利用条件概率公式和事件间简单的运算关系,有121)(}1,1{====AB P Y X P ,61)()()(}0,1{=-====AB P A P B A P Y X P ,,121)()()(}1,0{=-====AB P B P B A P Y X P )(1)(}0,0{B A P B A P Y X P +-====21()()()3P A P B P AB =--+=(或32121611211}0,0{=---===Y X P ),故(,)X Y 的概率分布为Y X1032121161121(II),X Y 的概率分布分别为213{0}{0,1}{0,0},3124P X P X Y P X Y ====+===+=111{1}{1,1}{1,0},6124P X P X Y P X Y ====+===+=111{1}{0,1}{1,1},12126P Y P X Y P X Y ====+===+=215{0}{0,0}{1,0}.366P Y P X Y P X Y ====+===+=所以,X Y 的概率分布为X 01Y 01P4341P6561由01-分布的数学期望和方差公式,则61,41==EY EX ,1334416DX =⨯=,1566DY =⨯536=,{}{}{}()00111,1E XY P XY P XY P X Y =⋅=+⋅====112=,故241)(),(=⋅-=EY EX XY E Y X Cov ,从而.1515),(=⋅=DYDX Y X Cov XY (23)【分析】本题是基础题型,难度不大,但计算量比较大,实际做题时应特别注意计算的准确性.先由分布函数求出概率密度,再根据求矩估计量和最大似然估计量的标准方法进行讨论即可.似然函数的定义:121()(,,,;)(;)nn ii L f x x x f x θθθ===∏ 【详解】X 的概率密度为11,,(;) 1.0,x f x xx βββ+⎧>⎪=⎨≤⎪⎩(I)矩估计.由数学期望的定义:1);(11-=⋅==⎰⎰+∞++∞∞-βββββdx xx dx x x f EX ,用样本均值估计期望有E X X =,令X =-1ββ,解得1-=X Xβ,所以参数β的矩估计量为.1ˆ-=X X β其中11nii X X n ==∑(II)最大似然估计.设12,,...,n x x x 是相应于样本12,,...,n X X X 的一组观测值,则似然函数为:⎪⎩⎪⎨⎧=>==+=∏其他,0),,,2,1(1,)();()(1211n i x x x x x f L in nni i ββββ当),,2,1(1n i x i =>时,0)(>βL ,()L β与l n ()L β在相同的β点取得最大值;所以等式两边取自然对数,得1ln ()ln (1)ln ni i L n x βββ==-+∑,两边对β求导,得∑=-=n i i x nd L d 1ln )(ln βββ,令0)(l n =ββd L d ,可得∑==ni ixn1ln β,解得β的最大似然估计值为: 1ln nii nxβ==∑。
2004年全国硕士研究生入学统一考试数学一真题一、填空题(本题共6小题,每小题4分,满分24分. 把答案填在题中横线上)(1)曲线y=lnx 上与直线1=+y x 垂直的切线方程为__________ . (2)已知xxxee f -=')(,且f(1)=0, 则f(x)=__________ .(3)设L 为正向圆周222=+y x 在第一象限中的部分,则曲线积分⎰-Lydx xdy 2的值为__________.(4)欧拉方程)0(024222>=++x y dx dyx dx y d x的通解为. __________ . (5)设矩阵⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=100021012A ,矩阵B 满足E BA ABA +=**2,其中*A 为A 的伴随矩阵,E 是单位矩阵,则=B __________ .(6)设随机变量X 服从参数为λ的指数分布,则}{DX X P >= __________ .二、选择题(本题共8小题,每小题4分,满分32分. 每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求,把所选项前的字母填在题后的括号内)(7)把+→0x 时的无穷小量dt t dt t dt t xx x⎰⎰⎰===302sin ,tan ,cos 2γβα,使排在后面的是前一个的高阶无穷小,则正确的排列次序是(A) γβα,,. (B) βγα,,. (C) γαβ,,. (D) αγβ,,. [ ] (8)设函数f(x)连续,且,0)0(>'f 则存在0>δ,使得(A) f(x)在(0,)δ内单调增加. (B )f(x)在)0,(δ-内单调减少. (C) 对任意的),0(δ∈x 有f(x)>f(0) .(D) 对任意的)0,(δ-∈x 有f(x)>f(0) . [ ](9)设∑∞=1n na为正项级数,下列结论中正确的是(A) 若n n na ∞→lim =0,则级数∑∞=1n na收敛.(B ) 若存在非零常数λ,使得λ=∞→n n na lim ,则级数∑∞=1n na发散.(C) 若级数∑∞=1n na收敛,则0lim 2=∞→n n a n .(D) 若级数∑∞=1n na发散, 则存在非零常数λ,使得λ=∞→n n na lim . [ ](10)设f(x)为连续函数,⎰⎰=t tydx x f dy t F 1)()(,则)2(F '等于(A) 2f(2). (B) f(2). (C) –f(2). (D) 0. [ ](11)设A 是3阶方阵,将A 的第1列与第2列交换得B,再把B 的第2列加到第3列得C, 则满足AQ=C 的可逆矩阵Q 为(A) ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡101001010. (B) ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡100101010. (C) ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡110001010. (D) ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡100001110. [ ](12)设A,B 为满足AB=O 的任意两个非零矩阵,则必有 (A) A 的列向量组线性相关,B 的行向量组线性相关. (B) A 的列向量组线性相关,B 的列向量组线性相关. (C) A 的行向量组线性相关,B 的行向量组线性相关.(D) A 的行向量组线性相关,B 的列向量组线性相关. [ ](13)设随机变量X 服从正态分布N(0,1),对给定的)10(<<αα,数αu 满足αα=>}{u X P ,若α=<}{x X P ,则x 等于(A) 2αu . (B) 21α-u. (C) 21α-u . (D) α-1u . [ ](14)设随机变量)1(,,,21>n X X X n 独立同分布,且其方差为.02>σ 令∑==ni i X n Y 11,则(A) Cov(.),21nY X σ= (B) 21),(σ=Y X Cov .(C) 212)(σn n Y X D +=+. (D) 211)(σnn Y X D +=-. [ ] (15)(本题满分12分)设2e b a e <<<, 证明)(4ln ln 222a b ea b ->-. (16)(本题满分11分)某种飞机在机场降落时,为了减少滑行距离,在触地的瞬间,飞机尾部张开减速伞,以增大阻力,使飞机迅速减速并停下.现有一质量为9000kg 的飞机,着陆时的水平速度为700km/h. 经测试,减速伞打开后,飞机所受的总阻力与飞机的速度成正比(比例系数为).100.66⨯=k 问从着陆点算起,飞机滑行的最长距离是多少?注kg 表示千克,km/h 表示千米/小时. (17)(本题满分12分) 计算曲面积分 ,)1(322233dxdy zdzdx y dydz x I ⎰⎰∑-++=其中∑是曲面)0(122≥--=z y x z 的上侧.(18)(本题满分11分)设有方程01=-+nx x n,其中n 为正整数. 证明此方程存在惟一正实根n x ,并证明当1>α时,级数∑∞=1n n x α收敛.(19)(本题满分12分)设z=z(x,y)是由0182106222=+--+-z yz y xy x 确定的函数,求),(y x z z =的极值点和极值. (20)(本题满分9分) 设有齐次线性方程组)2(,0)(,02)2(2,0)1(212121≥⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=++++=++++=++++n x a n nx nx x x a x x x x a n n n试问a 取何值时,该方程组有非零解,并求出其通解. (21)(本题满分9分)设矩阵⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡---=51341321a A 的特征方程有一个二重根,求a 的值,并讨论A 是否可相似对角化. (22)(本题满分9分) 设A,B 为随机事件,且21)(,31)(,41)(===B A P A B P A P ,令 ;,,0,1不发生发生A A X ⎩⎨⎧= .,,0,1不发生发生B B Y ⎩⎨⎧= 求:(I )二维随机变量(X,Y)的概率分布; (II )X 和Y 的相关系数.XY ρ(23)(本题满分9分)设总体X 的分布函数为,1,1,0,11),(≤>⎪⎩⎪⎨⎧-=x x xx F ββ其中未知参数n X X X ,,,,121 >β为来自总体X 的简单随机样本,求:(I ) β的矩估计量; (II ) β的最大似然估计量.2004年数学一试题分析、详解和评注一、填空题(本题共6小题,每小题4分,满分24分. 把答案填在题中横线上)(1)曲线y=lnx 上与直线1=+y x 垂直的切线方程为1-=x y .【分析】 本题为基础题型,相当于已知切线的斜率为1,由曲线y=lnx 的导数为1可确定切点的坐标. 【详解】 由11)(ln =='='xx y ,得x=1, 可见切点为)0,1(,于是所求的切线方程为 )1(10-⋅=-x y , 即 1-=x y .【评注】 本题也可先设切点为)ln ,(00x x ,曲线y=lnx 过此切点的导数为11=='=x y x x ,得10=x ,由此可知所求切线方程为)1(10-⋅=-x y , 即 1-=x y .本题比较简单,类似例题在一般教科书上均可找到. (2)已知xxxee f -=')(,且f(1)=0, 则f(x)=2)(ln 21x . 【分析】 先求出)(x f '的表达式,再积分即可. 【详解】 令t e x=,则t x ln =,于是有t t t f ln )(=', 即 .ln )(x xx f =' 积分得 C x dx x x x f +==⎰2)(ln 21ln )(. 利用初始条件f(1)=0, 得C=0,故所求函数为f(x)=2)(ln 21x . 【评注】 本题属基础题型,已知导函数求原函数一般用不定积分. (3)设L 为正向圆周222=+y x 在第一象限中的部分,则曲线积分⎰-Lydx xdy 2的值为π23 . 【分析】 利用极坐标将曲线用参数方程表示,相应曲线积分可化为定积分. 【详解】 正向圆周222=+y x 在第一象限中的部分,可表示为.20:,sin 2,cos 2πθθθ→⎩⎨⎧==y x于是θθθθθπd y d x x d y L]s i n 2s i n 22c o s 2c o s 2[220⋅+⋅=-⎰⎰=.23sin 2202πθθππ=+⎰d 【评注】 本题也可添加直线段,使之成为封闭曲线,然后用格林公式计算,而在添加的线段上用参数法化为定积分计算即可.(4)欧拉方程)0(024222>=++x y dx dyx dxy d x 的通解为 221x c x c y +=. 【分析】 欧拉方程的求解有固定方法,作变量代换te x =化为常系数线性齐次微分方程即可. 【详解】 令te x =,则dtdyx dt dy e dx dt dt dy dx dy t 1==⋅=-,][11122222222dtdydt y d x dx dt dt y d x dt dy x dx y d -=⋅+-=, 代入原方程,整理得02322=++y dt dydty d , 解此方程,得通解为 .221221x c x c e c ec y t t+=+=-- 【评注】 本题属基础题型,也可直接套用公式,令te x =,则欧拉方程)(222x f cy dx dybx dx y d ax=++, 可化为 ).(][22t e f cy dt dyb dt dy dty d a =++- (5)设矩阵⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=100021012A ,矩阵B 满足E BA ABA +=**2,其中*A 为A 的伴随矩阵,E 是单位矩阵,则=B91 . 【分析】 可先用公式E A A A =*进行化简 【详解】 已知等式两边同时右乘A ,得A A BA A ABA +=**2, 而3=A ,于是有A B AB +=63, 即 A B E A =-)63(,再两边取行列式,有363==-A B E A ,而 2763=-E A ,故所求行列式为.91=B【评注】 先化简再计算是此类问题求解的特点,而题设含有伴随矩阵*A ,一般均应先利用公式E A AA A A ==**进行化简.(6)设随机变量X 服从参数为λ的指数分布,则}{DX X P >=e1 . 【分析】 已知连续型随机变量X 的分布,求其满足一定条件的概率,转化为定积分计算即可. 【详解】 由题设,知21λ=DX ,于是}{DX X P >=dx e X P x⎰+∞-=>λλλλ1}1{ =.11eex=-∞+-λλ 【评注】 本题应记住常见指数分布等的期望与方差的数字特征,而不应在考试时再去推算.二、选择题(本题共8小题,每小题4分,满分32分. 每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求,把所选项前的字母填在题后的括号内)(7)把+→0x 时的无穷小量dt t dt t dt t xx x⎰⎰⎰===302sin ,tan ,cos 2γβα,使排在后面的是前一个的高阶无穷小,则正确的排列次序是(A) γβα,,. (B) βγα,,. (C) γαβ,,. (D) αγβ,,. [ B ] 【分析】 先两两进行比较,再排出次序即可.【详解】 0c o s 2t a n lim cos tan limlim 22002=⋅==+++→→→⎰⎰x xx dtt dt t x xx x x αβ,可排除(C),(D)选项, 又 xx xx dtt dtt x xxx x tan 221sin lim tan sin lim lim 230302⋅==+++→→→⎰⎰βγ=∞=+→20lim 41xxx ,可见γ是比β低阶的无穷小量,故应选(B). 【评注】 本题是无穷小量的比较问题,也可先将γβα,,分别与nx 进行比较,再确定相互的高低次序. (8)设函数f(x)连续,且,0)0(>'f 则存在0>δ,使得(A) f(x)在(0,)δ内单调增加. (B )f(x)在)0,(δ-内单调减少.(C) 对任意的),0(δ∈x 有f(x)>f(0) . (D) 对任意的)0,(δ-∈x 有f(x)>f(0) .[ C ]【分析】 函数f(x)只在一点的导数大于零,一般不能推导出单调性,因此可排除(A),(B)选项,再利用导数的定义及极限的保号性进行分析即可.【详解】 由导数的定义,知0)0()(lim)0(0>-='→xf x f f x ,根据保号性,知存在0>δ,当),0()0,(δδ -∈x 时,有0)0()(>-xf x f即当)0,(δ-∈x 时,f(x)<f(0); 而当),0(δ∈x 时,有f(x)>f(0). 故应选(C). 【评注】 题设函数一点可导,一般均应联想到用导数的定义进行讨论. (9)设∑∞=1n na为正项级数,下列结论中正确的是(A) 若n n na ∞→lim =0,则级数∑∞=1n na收敛.(B ) 若存在非零常数λ,使得λ=∞→n n na lim ,则级数∑∞=1n na发散.(C) 若级数∑∞=1n na收敛,则0lim 2=∞→n n a n .(E) 若级数∑∞=1n na发散, 则存在非零常数λ,使得λ=∞→n n na lim . [ B ]【分析】 对于敛散性的判定问题,若不便直接推证,往往可用反例通过排除法找到正确选项.【详解】 取n n a n ln 1=,则n n na ∞→lim =0,但∑∑∞=∞==11ln 1n n n nn a 发散,排除(A),(D);又取nn a n 1=,则级数∑∞=1n na收敛,但∞=∞→n n a n 2lim ,排除(C), 故应选(B).【评注】 本题也可用比较判别法的极限形式,01limlim ≠==∞→∞→λna na n n n n ,而级数∑∞=11n n 发散,因此级数∑∞=1n n a 也发散,故应选(B). (10)设f(x)为连续函数,⎰⎰=t tydx x f dy t F 1)()(,则)2(F '等于(A) 2f(2). (B) f(2). (C) –f(2). (D) 0. [ B ]【分析】 先求导,再代入t=2求)2(F '即可.关键是求导前应先交换积分次序,使得被积函数中不含有变量t.【详解】 交换积分次序,得⎰⎰=tt ydx x f dy t F 1)()(=⎰⎰⎰-=t x tdx x x f dx dy x f 111)1)((])([于是,)1)(()(-='t t f t F ,从而有 )2()2(f F =',故应选(B).【评注】 在应用变限的积分对变量x 求导时,应注意被积函数中不能含有变量x: ⎰'-'=')()()()]([)()]([])([x b x a x a x a f x b x b f dt t f否则,应先通过恒等变形、变量代换和交换积分次序等将被积函数中的变量x 换到积分号外或积分线上.(11)设A 是3阶方阵,将A 的第1列与第2列交换得B,再把B 的第2列加到第3列得C, 则满足AQ=C 的可逆矩阵Q 为(A) ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡101001010. (B) ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡100101010. (C) ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡110001010. (D) ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡100001110. [ D ]【分析】 本题考查初等矩阵的的概念与性质,对A 作两次初等列变换,相当于右乘两个相应的初等矩阵,而Q 即为此两个初等矩阵的乘积.【详解】由题设,有B A =⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡100001010,C B =⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡100110001, 于是, .100001110100110001100001010C A A =⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡可见,应选(D).【评注】 涉及到初等变换的问题,应掌握初等矩阵的定义、初等矩阵的性质以及与初等变换的关系. (12)设A,B 为满足AB=O 的任意两个非零矩阵,则必有 (D) A 的列向量组线性相关,B 的行向量组线性相关. (E) A 的列向量组线性相关,B 的列向量组线性相关. (F) A 的行向量组线性相关,B 的行向量组线性相关.(D) A 的行向量组线性相关,B 的列向量组线性相关. [ A ]【分析】A,B 的行列向量组是否线性相关,可从A,B 是否行(或列)满秩或Ax=0(Bx=0)是否有非零解进行分析讨论.【详解1】 设A 为n m ⨯矩阵,B 为s n ⨯矩阵,则由AB=O 知,n B r A r <+)()(.又A,B 为非零矩阵,必有r(A)>0,r(B)>0. 可见r(A)<n, r(B)<n, 即A 的列向量组线性相关,B 的行向量组线性相关,故应选(A).【详解2】 由AB=O 知,B 的每一列均为Ax=0的解,而B 为非零矩阵,即Ax=0存在非零解,可见A 的列向量组线性相关.同理,由AB=O 知,O A B TT =,于是有T B 的列向量组,从而B 的行向量组线性相关,故应选(A). 【评注】 AB=O 是常考关系式,一般来说,与此相关的两个结论是应记住的: 1) AB=O ⇒n B r A r <+)()(; 2) AB=O ⇒B 的每列均为Ax=0的解.(13)设随机变量X 服从正态分布N(0,1),对给定的)10(<<αα,数αu 满足αα=>}{u X P ,若α=<}{x X P ,则x 等于(A) 2αu . (B) 21α-u. (C) 21α-u . (D) α-1u . [ C ]【分析】 此类问题的求解,可通过αu 的定义进行分析,也可通过画出草图,直观地得到结论. 【详解】 由标准正态分布概率密度函数的对称性知,αα=-<}{u X P ,于是}{2}{}{}{}{11x X P x X P x X P x X P x X P ≥=-≤+≥=≥=<-=-α即有 21}{α-=≥x X P ,可见根据定义有21α-=u x ,故应选(C). 【评注】 本题αu 相当于分位数,直观地有2(14)设随机变量)1(,,,21>n X X X n 独立同分布,且其方差为.02>σ 令∑==ni i X n Y 11,则(A) Cov(.),21nY X σ= (B) 21),(σ=Y X Cov .(C) 212)(σn n Y X D +=+. (D) 211)(σnn Y X D +=-. [ A ] 【分析】 本题用方差和协方差的运算性质直接计算即可,注意利用独立性有:.,3,2,0),(1n i X X Cov i ==【详解】 Cov(∑∑==+==ni i n i i X X Cov n X X Cov n X n X Cov Y X 2111111),(1),(1)1,(),=.1121σnDX n = 【评注】 本题(C),(D) 两个选项的方差也可直接计算得到:如222222111)1()111()(σσn n n n X n X n X n n D Y X D n -++=++++=+ =222233σσn n nn n +=+, 222222111)1()111()(σσn n n n X n X n X n n D Y X D n -+-=----=-=.222222σσn n nn n -=- (15)(本题满分12分)设2e b a e <<<, 证明)(4ln ln 222a b ea b ->-. 【分析】 根据要证不等式的形式,可考虑用拉格朗日中值定理或转化为函数不等式用单调性证明. 【证法1】 对函数x 2ln 在[a,b]上应用拉格朗日中值定理,得 .),(ln 2ln ln 22b a a b a b <<-=-ξξξ设t t t ln )(=ϕ,则2ln 1)(tt t -='ϕ, 当t>e 时, ,0)(<'t ϕ 所以)(t ϕ单调减少,从而)()(2e ϕξϕ>,即2222ln ln ee e =>ξξ, 故 )(4ln ln 222a b ea b ->-. 【证法2】 设x e x x 224ln )(-=ϕ,则24ln 2)(e x x x -='ϕ, 2ln 12)(xxx -=''ϕ, 所以当x>e 时,,0)(<''x ϕ 故)(x ϕ'单调减少,从而当2e x e <<时,044)()(222=-='>'e e e x ϕϕ, 即当2e x e <<时,)(x ϕ单调增加.因此当2e x e <<时,)()(a b ϕϕ>,即 a ea b e b 22224ln 4ln ->-, 故 )(4ln ln 222a b ea b ->-.【评注】 本题也可设辅助函数为2222),(4ln ln )(e x a e a x ea x x <<<---=ϕ或 2222),(4ln ln )(e b x e x b ex b x <<<---=ϕ,再用单调性进行证明即可. (16)(本题满分11分)某种飞机在机场降落时,为了减少滑行距离,在触地的瞬间,飞机尾部张开减速伞,以增大阻力,使飞机迅速减速并停下.现有一质量为9000kg 的飞机,着陆时的水平速度为700km/h. 经测试,减速伞打开后,飞机所受的总阻力与飞机的速度成正比(比例系数为).100.66⨯=k 问从着陆点算起,飞机滑行的最长距离是多少?注kg 表示千克,km/h 表示千米/小时.【分析】 本题是标准的牛顿第二定理的应用,列出关系式后再解微分方程即可.【详解1】 由题设,飞机的质量m=9000kg ,着陆时的水平速度h km v /7000=. 从飞机接触跑道开始记时,设t 时刻飞机的滑行距离为x(t),速度为v(t).根据牛顿第二定律,得kv dt dvm -=. 又 dxdv v dt dx dx dv dt dv =⋅=,由以上两式得 dv kmdx -=, 积分得 .)(C v k m t x +-= 由于0)0(,)0(0==x v v ,故得0v k mC =,从而 )).(()(0t v v kmt x -=当0)(→t v 时, ).(05.1100.67009000)(60km k mv t x =⨯⨯=→所以,飞机滑行的最长距离为1.05km. 【详解2】 根据牛顿第二定律,得 kv dtdvm -=, 所以.dt mk v dv -= 两端积分得通解t mkCe v -=,代入初始条件00v vt ==解得0v C =,故 .)(0t mk ev t v -=飞机滑行的最长距离为 ).(05.1)(000km kmv ekmv dt t v x tm k==-==∞+-∞+⎰或由t m ke v dtdx-=0,知)1()(000--==--⎰t m kt t m ke m kv dt e v t x ,故最长距离为当∞→t 时,).(05.1)(0km mkv t x =→【详解3】 根据牛顿第二定律,得 dt dxk dt x d m -=22,022=+dtdxm k dt x d , 其特征方程为02=+λλm k ,解之得mk -==21,0λλ, 故 .21t mk eC C x -+=由 002000,0v e mkC dt dxv x t tm kt t t =-====-===,得 ,021kmv C C =-= 于是 ).1()(0t m ke k mv t x --= 当+∞→t 时,).(05.1)(0km kmv t x =→所以,飞机滑行的最长距离为1.05km.【评注】 本题求飞机滑行的最长距离,可理解为+∞→t 或0)(→t v 的极限值,这种条件应引起注意. (17)(本题满分12分) 计算曲面积分 ,)1(322233dxdy zdzdx y dydz x I ⎰⎰∑-++=其中∑是曲面)0(122≥--=z y x z 的上侧.【分析】 先添加一曲面使之与原曲面围成一封闭曲面,应用高斯公式求解,而在添加的曲面上应用直接投影法求解即可.【详解】 取1∑为xoy 平面上被圆122=+y x 所围部分的下侧,记Ω为由∑与1∑围成的空间闭区域,则dxdy zdzdx y dydz x I ⎰⎰∑+∑-++=1)1(322233.)1(3221233dxdy z dzdx y dydz x ⎰⎰∑-++-由高斯公式知d x d y d z z y x d x d y z d z d x y d y d z x ⎰⎰⎰⎰⎰Ω∑+∑++=-++)(6)1(322222331=rdz r z dr d r )(62011022⎰⎰⎰-+πθ=.2)]1()1(21[12232210ππ=-+-⎰dr r r r r而⎰⎰⎰⎰≤+∑=--=-++123322133)1(322y x dxdy dxdy zdzdx y dydz x π,故 .32πππ-=-=I【评注】 本题选择1∑时应注意其侧与∑围成封闭曲面后同为外侧(或内侧),再就是在1∑上直接投影积分时,应注意符号(1∑取下侧,与z 轴正向相反,所以取负号).(18)(本题满分11分)设有方程01=-+nx x n,其中n 为正整数. 证明此方程存在惟一正实根n x ,并证明当1>α时,级数∑∞=1n n x α收敛.【分析】 利用介值定理证明存在性,利用单调性证明惟一性.而正项级数的敛散性可用比较法判定. 【证】 记.1)(-+=nx x x f n n 由01)0(<-=n f ,0)1(>=n f n ,及连续函数的介值定理知,方程01=-+nx x n存在正实数根).1,0(∈n x当x>0时,0)(1>+='-n nx x f n n ,可见)(x f n 在),0[+∞上单调增加, 故方程01=-+nx x n存在惟一正实数根.n x由01=-+nx x n与0>n x 知n n x x nn n 110<-=<,故当1>α时,αα)1(0n x n <<. 而正项级数∑∞=11n n α收敛,所以当1>α时,级数∑∞=1n n x α收敛.【评注】 本题综合考查了介值定理和无穷级数的敛散性,题型设计比较新颖,但难度并不大,只要基本概念清楚,应该可以轻松求证.(19)(本题满分12分)设z=z(x,y)是由0182106222=+--+-z yz y xy x 确定的函数,求),(y x z z =的极值点和极值. 【分析】 可能极值点是两个一阶偏导数为零的点,先求出一阶偏导,再令其为零确定极值点即可,然后用二阶偏导确定是极大值还是极小值,并求出相应的极值.【详解】 因为 0182106222=+--+-z yz y xy x ,所以 02262=∂∂-∂∂--xz z x z yy x , 0222206=∂∂-∂∂--+-yzz y z yz y x . 令 ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=∂∂=∂∂0,0yz xz得⎩⎨⎧=-+-=-,0103,03z y x y x 故 ⎩⎨⎧==.,3y z y x将上式代入0182106222=+--+-z yz y xy x ,可得⎪⎩⎪⎨⎧===3,3,9z y x 或 ⎪⎩⎪⎨⎧-=-=-=.3,3,9z y x 由于 02)(22222222=∂∂-∂∂-∂∂-xzz x z x z y ,,02222622=∂∂∂-∂∂⋅∂∂-∂∂∂-∂∂--yx z z x z y z y x z y x z 02)(22222022222=∂∂-∂∂-∂∂-∂∂-∂∂-yzz y z y z y y z y z ,所以 61)3,3,9(22=∂∂=x zA ,21)3,3,9(2-=∂∂∂=y x zB ,35)3,3,9(22=∂∂=yzC , 故03612>=-B AC ,又061>=A ,从而点(9,3)是z(x,y)的极小值点,极小值为z(9,3)=3. 类似地,由61)3,3,9(22-=∂∂=---x zA ,21)3,3,9(2=∂∂∂=---y x zB ,35)3,3,9(22-=∂∂=---yzC ,可知03612>=-B AC ,又061<-=A ,从而点(-9, -3)是z(x,y)的极大值点,极大值为 z(-9, -3)= -3.【评注】 本题讨论由方程所确定的隐函数求极值问题,关键是求可能极值点时应注意x,y,z 满足原方程.(20)(本题满分9分) 设有齐次线性方程组)2(,0)(,02)2(2,0)1(212121≥⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=++++=++++=++++n x a n nx nx x x a x x x x a n n n试问a 取何值时,该方程组有非零解,并求出其通解.【分析】 本题是方程的个数与未知量的个数相同的齐次线性方程组,可考虑对系数矩阵直接用初等行变换化为阶梯形,再讨论其秩是否小于n ,进而判断是否有非零解;或直接计算系数矩阵的行列式,根据题设行列式的值必为零,由此对参数a 的可能取值进行讨论即可.【详解1】 对方程组的系数矩阵A 作初等行变换,有.00002111122221111B a na a a a a n n n n a a A =⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡--+→⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡+++= 当a=0时, r(A)=1<n ,故方程组有非零解,其同解方程组为 ,021=+++n x x x 由此得基础解系为,)0,,0,1,1(1T -=η ,)0,,1,0,1(2T -=η,)1,,0,0,1(,1T n -=-η于是方程组的通解为,1111--++=n n k k x ηη 其中11,,-n k k 为任意常数.当0≠a 时,对矩阵B 作初等行变换,有.10000120002)1(10000121111⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡--++→⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡--+→ n n n a n a B 可知2)1(+-=n n a 时,n n A r <-=1)(,故方程组也有非零解,其同解方程组为⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=+-=+-=+-,0,03,0213121n x nx x x x x由此得基础解系为Tn ),,2,1( =η, 于是方程组的通解为ηk x =,其中k 为任意常数.【详解2】 方程组的系数行列式为1)2)1((22221111-++=+++=n a n n a an nnna aA. 当0=A ,即a=0或2)1(+-=n n a 时,方程组有非零解. 当a=0时,对系数矩阵A 作初等行变换,有⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡→⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡=000000000111122221111 n n n n A , 故方程组的同解方程组为 ,021=+++n x x x 由此得基础解系为,)0,,0,1,1(1T -=η ,)0,,1,0,1(2T -=η,)1,,0,0,1(,1T n -=-η于是方程组的通解为,1111--++=n n k k x ηη 其中11,,-n k k 为任意常数.当2)1(+-=n n a 时,对系数矩阵A 作初等行变换,有 ⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡--+→⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡+++=a na a a a a n n n n a a A00002111122221111⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡--→⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡--+→1000012000010000121111 n n a , 故方程组的同解方程组为⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=+-=+-=+-,0,03,0213121n x nx x x x x由此得基础解系为Tn ),,2,1( =η, 于是方程组的通解为ηk x =,其中k 为任意常数.【评注】 矩阵A 的行列式A 也可这样计算:⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡+++=a n n n n a a A 22221111=aE +⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡n n n n 22221111,矩阵⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡n n n n 22221111的特征值为2)1(,0,,0+n n ,从而A 的特征值为a,a,2)1(,++n n a , 故行列式.)2)1((1-++=n a n n a A(21)(本题满分9分)设矩阵⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡---=51341321a A 的特征方程有一个二重根,求a 的值,并讨论A 是否可相似对角化. 【分析】 先求出A 的特征值,再根据其二重根是否有两个线性无关的特征向量,确定A 是否可相似对角化即可.【详解】 A 的特征多项式为513410)2(251341321-------=------=-λλλλλλλλaa A E=).3188)(2(51341011)2(2a a++--=------λλλλλλ当2=λ是特征方程的二重根,则有,03181622=++-a 解得a= -2.当a= -2时,A 的特征值为2,2,6, 矩阵2E-A=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡----321321321的秩为1,故2=λ对应的线性无关的特征向量有两个,从而A 可相似对角化.若2=λ不是特征方程的二重根,则a 31882++-λλ为完全平方,从而18+3a=16,解得 .32-=a当32-=a 时,A 的特征值为2,4,4,矩阵4E-A=⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡---1321301323秩为2,故4=λ对应的线性无关的特征向量只有一个,从而A 不可相似对角化.【评注】 n 阶矩阵A 可对角化的充要条件是:对于A 的任意i k 重特征根i λ,恒有.)(i i k A E r n =--λ 而单根一定只有一个线性无关的特征向量.(22)(本题满分9分)设A,B 为随机事件,且21)(,31)(,41)(===B A P A B P A P ,令 ;,,0,1不发生发生A A X ⎩⎨⎧= .,,0,1不发生发生B B Y ⎩⎨⎧= 求:(I )二维随机变量(X,Y)的概率分布; (II )X 和Y 的相关系数.XY ρ【分析】 先确定(X,Y)的可能取值,再求在每一个可能取值点上的概率,而这可利用随机事件的运算性质得到,即得二维随机变量(X,Y)的概率分布;利用联合概率分布可求出边缘概率分布,进而可计算出相关系数.【详解】 (I ) 由于121)()()(==A B P A P AB P , ,61)()()(==B A P AB P B P所以, 121)(}1,1{====AB P Y X P , 61)()()(}0,1{=-====AB P A P B A P Y X P , ,121)()()(}1,0{=-====AB P B P B A P Y X P )(1)(}0,0{B A P B A P Y X P +-=====32)()()(1=+--AB P B P A P (或32121611211}0,0{=---===Y X P ), 故(X,Y)的概率分布为 YX 0 10 32121 1 61121 (II) X, Y 的概率分布分别为X 0 1 Y 0 1P 43 41 P 65 61 则61,41==EY EX ,163=DX ,DY=365, E(XY)=121,故 241)(),(=⋅-=EY EX XY E Y X Cov ,从而.1515),(=⋅=DYDX Y X Cov XY ρ 【评注】 本题尽管难度不大,但考察的知识点很多,综合性较强.通过随机事件定义随机变量或通过随机变量定义随机事件,可以比较好地将概率论的知识前后连贯起来,这种命题方式值得注意.(23)(本题满分9分) 设总体X 的分布函数为,1,1,0,11),(≤>⎪⎩⎪⎨⎧-=x x xx F ββ 其中未知参数n X X X ,,,,121 >β为来自总体X 的简单随机样本,求:(I ) β的矩估计量; (II ) β的最大似然估计量.【分析】 先由分布函数求出概率密度,再根据求矩估计量和最大似然估计量的标准方法进行讨论即可.【详解】 X 的概率密度为.1,1,0,),(1≤>⎪⎩⎪⎨⎧=+x x x x f βββ(I ) 由于梅花香自苦寒来,岁月共理想,人生齐高飞!第 - 21 - 页 共 21 页 1);(11-=⋅==⎰⎰+∞++∞∞-βββββdx x x dx x xf EX , 令X =-1ββ,解得 1-=X X β,所以参数β的矩估计量为 .1ˆ-=X X β (II )似然函数为⎪⎩⎪⎨⎧=>==+=∏其他,0),,,2,1(1,)();()(1211n i x x x x x f L i n nni i ββββ 当),,2,1(1n i x i =>时,0)(>βL ,取对数得∑=+-=ni i x n L 1ln )1(ln )(ln βββ,两边对β求导,得∑=-=n i i x n d L d 1ln )(ln βββ, 令0)(ln =ββd L d ,可得 ∑==n i ixn 1ln β, 故β的最大似然估计量为.ln ˆ1∑==n i iXnβ 【评注】 本题是基础题型,难度不大,但计算量比较大,实际做题时应特别注意计算的准确性.。
南京农业大学
2004 年攻读硕士学位研究生入学考试试题
试题编号: 419 试题名称:农业生态学
注意:答题一律答在答题纸上,答在草稿纸或试卷上一律无效
一.名词解释(每小题 3分,共30分)
1.不可再生资源
2.系统
3.辅助能
4.生态因子
5.初级生产
6.营养级
7.生活型
8.生物小循环
9.替代农业
10.成本外摊
二.是非题(每小题 1分,共15分)
1.农业生态系统比自然生态系统更加稳定。
()
2.拥有两性个体并能够交配繁殖后代的生物个体的集合就是种群。
()3.能量投入水平可以标志农业生态系统的管理水平。
()
4.土地的农业开发必然导致水土流失等生态灾难。
()
5.能量关系反映了生态系统中不同组分之间的一种本质联系。
()6.水是一种有限的不可再生性资源。
()。
试题编号:311 试题名称:高等数学
注意:答题一律答在答题纸上,答在草稿纸或试卷上一律无效
一 选择题(每题4分,共40分)
1 设函数)1ln()(2x x x f -+=在其定义域上( )
A 是周期函数
B 是偶函数且是增函数
C 是奇函数且是减函数
D 是奇函数且是增函数
2 当0→x 时,下列四个无穷小中, 哪一个是比其它三个更高阶的无穷小量( )
A )1ln(2
x - B x x tan
C )cos(12x -
D 12
-x e
3 设2
1sin ,0,
()0,
0,x x f x x
x ⎧≠⎪=⎨⎪=⎩ 则()0f x x =在点处( ) A 0
lim ()x f x →不存在. B 0
lim ()x f x →存在, 但()0f x x =在点不连续.
C ()0f x x =在点连续但不可导.
D '(0)f 存在. 4 B A ,是n 阶方阵,则下列结论成立的是( )
A 00≠⇔≠A A
B 且0≠B B 00=⇔=A A
C 00=⇔=A AB 或0=B
D 1=⇔=A
E A
5 设21,ηη是非齐次线性方程组b Ax =的两个不同的解向量,21,ξξ是其导出组0=Ax 的基础解系,21,k k 为任意常数,则b Ax =的通解为( ) A 2
2
12211ηηξξ-+
+k k B 2
)(2
121211ηηξξξ++
-+k k
C ()2
2
121211ηηηηξ-+
++k k D ()2
2
121211ηηηηξ++
++k k
6 已知A ∽B ,则下列说法正确的是( )
A 存在可逆矩阵P ,使
B AP P T
= B 存在正交阵T ,使B AT T
=-1
C 存在对角阵Λ,使A ∽Λ∽B
D 存在若干个初等阵S P P P ,,,21 ,使B P P AP P P P s s =---1
1
12121 7 设向量β可由向量组m ααα,,,21 线性表示,但不能由向量组(Ⅰ)121,,,-m ααα 线性表示,记向量组(Ⅱ)βααα,,,,121-m ,则( ) A m α不能由(Ⅰ)线性表示,也不能由(Ⅱ)线性表示 B m α不能由(Ⅰ)线性表示,但可由由(Ⅱ)线性表示 C m α可由(Ⅰ)线性表示,也可由(Ⅱ)线性表示 D m α可由(Ⅰ)线性表示,但不可由(Ⅱ)线性表示
8 将一枚硬币独立地掷两次,引进事件1A ={掷第一次出现正面},2A ={掷第二次出现正面},
3A ={正、反面各出现一次},4A ={正面出现两次},则事件( )
A 1A ,2A ,3A 相互独立。
B 2A ,3A ,4A 相互独立。
C 1A ,2A ,3A 两两独立。
D 2A ,3A ,4A 两两独立。
9 设随机变量X 的概率密度函数为2()()x x
f x Ae
x -+=-∞<<+∞,则A 为( )
1
4
-
1
4
14e 1
4-
10 设X 是一随机变量,2
,δμ==DX EX (δμ,>0常数),则对任意常数C ,必有( ) A 2
2
2
)(C EX C X E -=- B ()22
)(μ-=-X E C X E
C 22)()(μ-<-X E C X E
D 2
2)()(μ-=-X E C X E 二 填空题(每题4分,共20分)
1 设y
y
x
x y x u ++=,则=∂∂∂y
x u
2___________。
2 微分方程02=+'+''y y y 与直线x y =在原点相切的特解是_____________。
3 设A 为三阶方阵,*A 为伴随矩阵,=-=2
,2A A ,=A 2 ,
=-A ,=-⎪⎭
⎫
⎝⎛-*8311
A A 。
4 设,2.0)(,9.0)()(==+AB P B P A P ,则)()(B A P B A P += 。
5 某大学同窗好友7人,临毕业前随机地站成一行照像以作毕业留念,事件甲乙丙三人不相邻的概率为 。
三 解答题(共90分) 1 求极限()
⎰
→x
tdt x x 0
sin 1
cos lim 0。
(6分)
2 求广义积分
dx e e e x x x ⎰
∞
+⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛-0
cos sin 。
(6分) 3 设方程0),(=x
z x y F 确定了隐函数),(y x z z =,其中F 具有连续的一阶偏导数, 求证:z y
z y x z x
=∂∂+∂∂。
(6分) 4 设x x f cos )(=,求二重积分
[]dxdy x yf f D
⎰⎰
)(,其中D 是由直线x x x ,3
,4
π
π
=
=
轴以
及曲线x y sec 2
π
=
所围成的平面区。
(8分)
5 设)(x f 在[0,1]上可导,且0)(1
=⎰
dx x f 。
令⎰=x
dt t xf x F 0
)()(,
(1)求)(x F ';
(2)试证:在(0,1)内至少存在一点ξ,使得
0)()(0
=+⎰
ξξξ
f dx x f 。
(8分)
6 设直线ax y =与抛物线2
x y =所围成图形的面积为1S ,它们与直线1=x 所围成的图形
面积为2S ,并且10<<a ,试确定a 的值,使21S S +达到最小,并求出最小值;求该最小值所对应的平面图形绕x 轴旋转一周所得旋转体的体积。
(10分)
7 设函数)(x f 可微,且对任何实数b a ,满足)()()(a f e b f e b a f b
a +=+,且e f =')0(,
求)(x f 。
(10分)
8 ()()T
n T
n b b b a a a ,,,,,,,2121 ==βα为非零正交向量,
⎪⎪
⎪⎪
⎪
⎭⎫
⎝⎛+++=n n n n n n b a b a b a b a b a b a b a b a b a A 111212221
21211
1
,求n A A ,。
(9分) 9 三阶实对称阵A 特征值
2,1321-===λλλ,且23-=λ对应特征向量为
()T
p 1,1,13-=,
求:(1)A ;(2)()T
1,3,2-=β,计算β10-A 。
(9分)
10 农耕时节,由甲乙丙三台水泵独立地向农田灌水,三台水泵能够满足灌溉的需要,当一台水泵有故障时,另两台水泵能满足提灌需要的概率为80%,而当两台水泵有故障时,由剩下的一台水泵保证供水的概率为30%,已知每台水泵发生故障的概率为8%。
求(1)能保证灌溉的概率;(2)已知水泵有故障时,能保证灌溉的概率。
(9分)
11 设某种商品每周的需求量X 是服从区间[10,30]上的均匀分布的随机变量,而经销商店进货数量为区间[10,30]中的某一整数,商店每销售一单位商品可获利500元;若供大于求则销价处理,每处理一单位商品亏损100元;若供不应求,则可从外部调剂供应,此时每1单位商品仅获利300元。
为使商店所获利润期望值最大,试确定应进货数量。
(9分)。