2008江苏省高校第9届高等数学赛试题(答案)
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2008年江苏省高等数学竞赛题(本科一级)一.填空题(每题5分,共40分) 1.a1,b 2时,2limarctan 2xax xxbx x解析:考虑单侧极限. 2. a1,b12时()ln(1)1xf x ax bx在0x 时关于x 的无穷小的阶数最高。
解析:考虑幂级数展开式. 3.2420sin cos x xdx32.解析:利用公式220sin cos n n xdxxdx .4.通过点1,1,1与直线,2,2x t y z t 的平面方程为460x y z .解析:求出方向向量. 5.设222,x zxy则(2,1)nnzy=1(1)!13nn n . 解析:22211x zxyx y x y.6.设D 为,0,1y x x y 围成区域,则arctan Dydxdy 24.解析:看作Y 型区域直接积分. 7.设为222(0)x y x y上从(0,0)O 到(2,0)A 的一段弧,则()()xxye x dxe xy dy =83.解析:考虑格林公式. 8.幂级数1n n nx 的和函数为2(1)x x ,收敛域为(1,1).解析:11211111(1)x nnn n n n n n x xnx xnx xnx dx xx x x x '''. 二.(8分)设数列n x 为1223,33,,33(1,2,)nn x x x x n证明:数列n x 收敛,并求其极限。
解析:223133132331n nnnnx x x x x1111232n n nx x x . 所以222211111111331222n n n n x x x 2121111111131222nn n nx x x易知,2211,1,()nnx x n,所以1,()nx n.三.(8分)设()f x 在,a b 上具有连续的导数,求证/1max ()()()b b a x baaf x f x dxf x dx b a解析:根据积分中值定理,(,)a b ,使()()baf x dx f ba,[,]x a b ,()()(),xf t dtf x f '故()()(),xf x f f t dt '因而1()()()()(),xb b aaf x f f t dtf x dxf t dt b a''于是/1max ()()()b b a x baaf x f x dxf x dx b a.四.(8分)1)证明曲面:(cos )cos ,sin ,(cos )sin x b a y a z b a02,020a b 为旋转曲面2)求旋转曲面所围成立体的体积 解析:(1)令cos tb a ,消掉参数,得方程22222zby a ,显然该曲面是由xoy 面上曲线222x by a 绕y 轴旋转一周得到的旋转曲面。
(2)法I :该立体是分布在y 轴的区间[,]a a 上平行截面面积已知的立体,其体积为222222222212282.a a VV b ayb aydy ba y dy ab 法II :利用二重积分来求。
五.(10分)函数(,)u x y 具有连续的二阶偏导数,算子A 定义为(),uu A u x y xy1)求(())A uA u ;2)利用结论1)以,y x y x为新的自变量改变方程222222220u u u xxyyx x yy 的形式解析:1)由于(),u uA u x yx y所以 (())()u u A u A u A u xy x y ()()u u u u xuxyyu xyxxyyx y 222222()()uu uu x x y y x yx y x y x yy22222222.u u u xxyyx x yy 2)222222220(())0uu u xxyyA uA u x x y y ,而21()()()u u uy uu uu uA u xyxyx y xyx x,故222(())()()uuuA u A u A u u,所以222222222200u u u uxxyyx x yy .六.(8分)求2601lim sin()t t xt dxxy dy t解析:由于2220sin()sin()sin()t t t y t yxdxxy dydyxy dxxy dx dy ,所以2202066500sin()sin()1lim sin()limlim6ty tt t xt ttxy dx dy xt dx dxxy dyttt22224056501sin sin sin 21limlimlim .663618tt ttt u duu du t t t tt t 七.(9分)设222:1(0)x y z z 的外侧,连续函数222(,)2()()()((,)2)z z z f x y xy x z e dydzy z e dzdx zf x y e dxdy求(,)f x y . 解析:令22()()((,)2)z z z x z e dydzy z e dzdx zf x y e dxdya ,则2(,)2()f x y xy a . 设22(,,0)|1Dx y x y ,1为D 的下侧,为与1所围成的闭区域,根据高斯公式得1122(,)2a z f x y dv2222222()222242z xy a dv z x y xy a dv422625335a a ,解得18.5(23)a 故218(,)2().5(23)f x y xy八.(9分)求23(3)()(1)(13)x x f x x x 的关于x 的幂级数展开式.解析:23333(3)(1)1311()(1)(13)(1)(13)13(1)x x x x f x x x x x xx ,而1(3)313nn n n n x x x,13x. 令31()(1)g x x ,则322111111()(1)2(1)22(1)xx x g x dxdx x x x , 令21()(1)h x x ,则1200111()1(1)111xx x n n x h x dxdx xx x xx,1x ,所以0()(1)nn h x n x ,1x ,从而11()(1)22x n n g x dxn x ,则1111()(1)(2)(1)22x nn n n g x dxn nx nn x ,1x ,故1()3(1)(2)2nn n f x n n x ,13x.2008年江苏省高等数学竞赛题(专科)一.填空题(每题5分,共40分) 1.a1,b 2时,2limarctan 2xax xxbx x解析:考虑单侧极限.2. 11lim2nnk k k 34.解析:裂项 3.设12100f xx x x x ,则100f 100!.解析:乘积求导法则的推广. 4. a1,b 1时2()1xf x axx bx在0x 时关于x 的无穷小的阶数最高。
解析:幂级数展开. 5.()22121x dx x +∞=+⎰28.解析:换元积分,令tan x t .6.点()2,1,1-关于平面25x y z -+=的对称点的坐标为(4,1,3).解析:所求点与已知点的中点是已知点在已知平面上的投影点. 7.通过点1,1,1与直线,2,2x t y z t 的平面方程为460x y z .解析:求出方向向量. 8.幂级数1n n nx 的和函数为2(1)xx ,收敛域为(1,1).解析:11211111(1)x nnn nn n n n x xnx xnx xnx dxxx xxx '''.二.(8分)设数列n x 为111,6(1,2,)nn x x x n ,证明:数列n x 收敛,并求其极限解析:易用数学归纳法证明数列n x 单调递增有上界3,根据单调有界定理,该数列收敛。
设其极限为A ,求得极限为3. 三.(8分)设()f x 在,a b 上连续()0a >,()0b af x dx ,求证存在(),a b ξ∈,使得()()af x dx f 。
解析:令1()()x aF x f t dt x,由于()[,]f x C a b ,所以()(,)F x D a b ,且()0F a ,()0F b ,根据罗尔定理,(,)a b ,使()0F ',而2()()()x axf x f t dtF x x',所以得()()af x dx f .四.(8分)将xoy 面上的曲线()()2220x b y a a b -+=<<绕直线3x b =旋转一周得到旋转曲面,求此旋转曲面所围立体的体积。
解析:法I :该立体是分布于y 轴的区间[,]a a 上平行截面面积已知的立体,其体积为222222222212222164.a a VV b ayb aydy ba y dy ab 法II :亦可用二重积分来求:平移坐标系后,该曲面的方程为)2222b y a +=.五.(8分)(8分)求25001lim sin()tt tx dt t解析:222240255650001sin sin 1sin 21lim sin()limlimlim 63t t t t ttt u duu du t t t tx dtttt t . 六.(10分)在平面:220x y z ∏+-=内作直线Γ,使直线Γ过另一直线221:3x y z L x y -+=⎧⎨+-⎩与平面设∏的交点,且Γ与L 垂直,求直线Γ的参数方程。
解析:如图Γ的方向向量是既垂直于L 的方向向量又垂直于平面∏的法向量的一个向量,而且直线Γ过L 与平面∏的交点。
由条件易求得(6,10,7)L S =,L 与平面∏的交点(7,10,7),(24,13,2)S Γ=--,所以直线Γ的参数方程为247131027x t y t z t =+⎧⎪=-+⎨⎪=-+⎩.七(8分)判别级数11131n nn 的敛散性(绝对收敛?条件收敛?发散?)解析:令31nna ,则ln 3ln 3ln 3ln 3ln 3ln 3ln 3311111n nnna eeoonnnn n而级数1ln 3n n发散,故原级数非绝对收敛。
又n a 单调递减且收敛于0,根据莱布尼兹审敛法,原级数收敛。
综上,原级数条件收敛。
八.(10分)求222()(1)(12)x f x x x 的关于x 的幂级数展开式,并指出收敛域。
解析:222211()(1)(12)12(1)x f x x x xx ,而1(2)(2)12nn n n n x x x ,12x, 12111()()(1)(1)1n nn nn nx nx n x x x '='=,1x,所以()(2)(1)n n n f x n x ,12x.。