2011-2012学年第一学期数学分析1试卷(A)参考答案

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广州大学 2011-2012 学年第 一 学期考试卷参考答案课程 数学分析1 考试形式(闭卷,考试)学院 数学与信息科学 系 专业 数学与应用数学、信息与计算科学班级 学号 姓名_一、填 空 题 (每小题2分,共10分) 1、1lim(ln 3)nn →∞= 0;lim n →∞= 2 .2、设2ln(1)()2x f x x x-=+,则0是()f x 的可去间断点;2-是()f x 的第二类间断点.3、设11sin sin0()20ax x x f x x xx ⎧+≠⎪=⎨⎪=⎩,若()f x 在点0x =处连续,则a =2 .4、设()sin f x x =,则(2011)(0)f =1- ;(2012)(0)f = 0 .5、函数11y x x=+-在区间[]1,2上满足拉格朗日中值定理公式中的ξ=.二、单项选择题 (每小题3分,共15分)1、函数()y f x =在点0x x =可导是()y f x =在该点可微的( C ).A .充分而非必要条件;B .必要而非充分条件;C .充分必要条件;D .既非充分也非必要条件;2、若 ( B ),则数列{}n a 收敛于a .A .{}n a 有两个子列都收敛于a ;B .{}10n a +收敛于a ;C .0,(;)U a εε∀>中有{}n a 无限项;D .{}n a 收敛于a ; 3、设()f x 在0()U x 有定义,则下列叙述正确的是 ( D ). A .0lim ()x x f x →存在的充要条件是0lim ()lim ()x x x x f x f x +-→→、均存在;B .lim ()x f x →∞存在的充要条件是lim ()lim ()x x f x f x →+∞→-∞、均存在;C .()f x 在0x 可导的充要条件是()f x 在0x 的左右导数均存在;D .()f x 在0x 连续的充要条件是()f x 在0x 既左连续又右连续;4、当0x →时,123()(1)1f x x α=+-与1cos x -为等价无穷小,则α=( C ).A .0B .23C .32D .15、函数()f x 在区间(,)a b 一致连续是()f x 在该区间连续的( A ).A .充分而非必要条件;B .必要而非充分条件;C .充分必要条件;D .既非充分也非必要条件; 三、计算题(每小题6分,共36分) 1、求数列极限 222111lim 242n n n n n n →∞⎛⎫⋅+++⎪+++⎝⎭. 解:由222222211122422nn n n n n n n n n ⎛⎫<⋅+++< ⎪+++++⎝⎭………… 4分 又 2222limlim122n n nnn n n→∞→∞==++ ………… 5分由迫敛性: 222111lim 1242n n n n n n →∞⎛⎫⋅+++=⎪+++⎝⎭. …………6分2、求函数极限:31ln(1)lim xx x +→+∞.解: 原式=31ln ln(1)lim xxx e +→+∞= 3ln limln(1)x x x e→+∞+ ………2分3ln limln(1)x x x →+∞+ =231lim31x x x x →+∞+=331lim3x x x→+∞+ ………4分=13………5分∴原式=13e ........6分3、设32143lim1x x ax x k x →-+-=-,确定常数a k 、.解:这是不定式极限,由于分母极限为0,如果极限存在的话,必须有:()321lim 430x x ax x →-+-= ,即:1430a -+-= …………………2分由此知2a = ……………………3分 故 322211243344lim lim311x x x x x x x k x →→-+--+===- ……………6分4、设,0()120x e x f x xx -⎧>=⎨+≤⎩,求()f x '.解:0x >时,()f x '=xe --;0x <时,()f x '=2 …………2分x =时,0()(0)(0)lim0x f x f f x ++→-'=-01lim 1xx ex+-→-==- …………3分()(0)(0)lim 0x f x f f x --→-'=-0121lim 2x x x+→+-== …………4分,0()20x e x f x x -⎧->'∴=⎨<⎩ ,(0)f '不存在. …………6分5、求函数()12cos xy x =的微分dy .解:()21ln ln cos y xx=…………………………2分两边对x 求导得:2221ln(cos )'2tan x y x y x=-- ……………4分12222ln(cos )(cos )2tan xx y x x x ⎡⎤'∴=--⎢⎥⎣⎦……………………5分 从而12222ln(cos )(cos )2tan x x dy x x dx x ⎡⎤=--⎢⎥⎣⎦……………………6分 6、设函数f 二阶可导,2()x y f e =,求y ''.解:222()x x y e f e ''= ……………………3分222()xx y e f e ''''⎡⎤=⎣⎦22424()4()x x x x e f e e f e '''=⋅+⋅ …………………6分四、应用题 (8分) 设曲线的参数方程为21ln(1),arctan 2x t y t=+=.(1)求该曲线在1t =对应点的切线方程与法线方程; (2)计算二阶导数22d y dx.解:(1)当1t =时,1ln 2,24x y π==……………………1分2112111111t t t dy tt dxtt===+===+ ……………………3分故所求的切线方程为:1ln 242y x π-=-,即:1ln 2024x y π--+= ………4分法线方程为:1(ln 2)42y x π-=--,即:1ln 2024x y π+---= …………5分(2)22d y dx=231()d dy t dx dxt+=- . ……………………… 8分五、证明题 (4小题,共31分)1、叙述极限lim ()x f x A →-∞=的归结原则,并应用它证明1lim cos4x x →-∞不存在.(8分)解:归结原则:设f 在()U -∞上有定义,则lim ()x f x A →-∞=的充要条件是:对任何含于()U -∞且趋于负无穷的数列{}n x ,都有lim ()n n f x A →∞=。

……2分由1cos4x在(,)-∞+∞上有定义,设8,82(1,2,)nn x n x n n πππ'''=-=-+= , ……………4分 显然 ,()nn x x n '''→-∞→-∞→∞ (5)分而 1lim coslim cos(2)1,4nn n x n π→∞→∞'=-= 1lim coslim cos(2)0,42nn n x n ππ→∞→∞''=-+= (7)分由11lim coslim cos 44nnn n x x →∞→∞'''≠以及归结原则知:1lim cos 4x x →-∞不存在 (8)分2、设1x >,证明不等式:1ln 1x x x x-<<- .(8分)证明:(1)令()ln 1f x x x =-+ (1)分则1x >时:1()10f x x'=-< ………………2分()f x ∴在(1,)+∞严格递减,由()f x 在1x =处连续且(1)0f =知:1x >时,()(1)0f x f <= (3)分 故:1x >时,ln 1x x <-; ………………4分(2)令1()ln x g x x x-=-, ……………5分则1x >时,22111()0x g x x xx-'=-=> ……………6分()g x ∴在(1,)+∞严格递增,由()g x 在1x =处连续且(1)0g =知:1x >时,()(1)0g x g >= (7)分故:1x >时,1ln x x x->………………8分综(1)(2)命题得证.注:本题也可以用拉格朗日定理证明(略)3、证明:()cos f x x =在(,)-∞+∞上一致连续. (6分) 证明:12,(,),x x ∀∈-∞+∞12121212|()()||cos cos |2sinsin22x x x x f x f x x x +--=-=- ……………2分122sin2x x -≤1222x x -≤12x x ε=-< ……………5分120,,,(,),x x εδε∴∀>∃=∀∈-∞+∞当12||x x δ-<时,有12|()()|f x f x ε-<故()cos f x x =在区间(,)-∞+∞上一致连续. ……………6分 4、若()f x 在[,]a b 可导,(),a f x b <<且(,),x a b ∀∈()1f x '≠, 证明:方程()f x x =在(,)a b 有且只有一个根. (9分)证明:(1)设()()F x f x x =- ……………1分 由()f x 在[,]a b 连续得:()F x 在[,]a b 连续 ……………2分 又(,),()x a b a f x b ∀∈<< 得:()0,()0F a F b >< ……………3分 故由根的存在定理知:至少存在一点0(,)x a b ∈,使000()()0F x f x x =-= 即:方程()f x x =在(,)a b 至少有一个根. ……………5分 (2)假设方程()f x x =在(,)a b 有两个根,即12(,),(,)x a b x a b ∃∈∈,使12()()0F x F x == ……………6分 由()f x 在(,)a b 可导得:()F x 在(,)a b 可导 ……………7分 故由罗尔中值定理知:至少存在一点(,)a b ξ∈,使()0F ξ'=……………8分 即:()1f ξ'=,这与“(,),()1x a b f x '∀∈≠”矛盾! ……………9分 故方程()f x x =在(,)a b 只能有一个根.综(1)(2)命题得证.。