高数上期中试卷及答案
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2013-2014学年高数1期中试卷答案2013—2014学年第一学期期中考试一、(每小题5分,共10分)求解或证明下列各题1、写出函数y =的定义域。
解 函数是由基本初等函数arcsin y u v ==和简单的初等函数11x v x +=-复合而成的。
2分 由 11arcsin00111x x x x ++≥⇒≤≤--, 3分 于是当10x ->时,得011x x ≤+≤-,无解;当10x -<时,得011x x ≥+≥-,解得1x ≤-,即函数的定义域为(,1]D =-∞-。
5分2、用定义证明:21231lim11x x x x →-+=-。
证明 任给0ε>,要2231|1||(21)1|2|1|1x x x x x ε-+-=--=-<-,即要|1|/2x ε-<, 2分 3分取/2δε=,则当0|1|x δ<-<时,恒有2231|1|1x x x ε-+-<-, 故 21231lim11x x x x →-+=- 5分 二、(每小题5分,共10分)求下列极限1、21sin(1)lim ln x x x→-; 2、1lim (123)x x xx →+∞++。
解 1、原式21sin(1)limln[1(1)]x x x →-=+- 2分 2、原式1ln(123)ln(123)limlim x x x x x xx x ee→+∞++++→+∞== 2分211lim1x x x →-=- 4分 2ln 23ln3lim123x x x xx e →+∞+++=(2/3)ln 2ln3lim1(1/3)(2/3)x x xx e→+∞+++= 4分1lim(1)2x x →=+= 5分 ln 30ln31003ee+++=== 5分三、(8分)求函数||tan x y x=的间断点,并判断间断点的类型;若为可去间断点,补充定义使2013-2014学年高数1期中试卷答案函数连续。
解 由tan 0x =,得,x k k Z π=∈,此时函数无定义;而当2x k ππ=+,()k Z ∈时tan x 无意义。
因此,x k k Z π=∈和()2x k k Z ππ=+∈都是函数的间断点。
4分因为0000||||lim lim 1,lim lim 1tan tan tan tan x x x x x x x xx x x x++--→→→→===-=-所以0x =是函数的第一类、跳跃间断点 5分 而当0k ≠时,因为||lim tan x k x xπ→=∞,所以,/{0}x k k Z π=∈是函数的第二类、无穷间断点。
6分又因为2lim0tan x k xxππ→+=,所以,2x k k Z ππ=+∈是函数的第一类、可去间断点。
故令||/tan ,/20,/2x x x k y x k ππππ≠+⎧=⎨≠+⎩,则函数在,2x k k Z ππ=+∈处连续。
8分四、(每小题5分,共10分)求解下列各题 1、设2sin (1)x y e -=,求dy 。
解 22sin(1)2sin (1)[sin (1)]2sin(1)[sin(1)]x x dy e d x e x d x --=-=⋅--2分 3分22sin(1)sin(1)2sin(1)cos(1)(1)sin 2(1)x x e x x d x x e dx --=⋅---=--4分 5分 2、设11xx y e x --=+,求y ' 解 22221(1)1213[](1)1(1)1(1)x x x xx x x x x y e e e e x x x x x ----+-----'=-=-=+++++ 2分 4分 5分五、(9分)设函数()y y x =是由方程1yy e x +=+所确定的隐函数,求202x d ydx=。
解 将0x =代入原方程,得 10yy e y +=⇒=。
1分 方程两边对x 求导,得111y y dy dy dy e dx dx dx e+=⇒=+ 4分 5分2013-2014学年高数1期中试卷答案2223111()()11(1)1(1)y y y y y y y d y d d dy e e dx dx e dy e dx e e e ⇒===-⋅=-+++++6分 8分2002301||(1)8y x x y y d y e dx e ===⇒=-=-+ 9分 六、(8分)求参数方程(cos sin )(cos sin )x a y a θθθθ=-⎧⎨=+⎩所确定的曲线()y y x =在2πθ=处的切线和法线方程。
解 切点的坐标为22()(cos sin )|,()(sin cos )|22x a a y a a ππθθππθθθθ===-=-=+=, 2分 切线的斜率222(cos sin )01|||1(sin cos )10x x x y dy a dx x a θπππθθθθθ==='--===='----, 6分 故切线方程 2y a x a y x a -=+⇒=+ 7分 法线方程 ()0y a x a x y -=-+⇒+= 8分 七 、(9分)设2ln(32)y x x x =+-,求(6)(1)y。
解 因为ln[(3)(1)]ln(3)ln(1)y x x x x x x x =-+=-++, 2分所以 66(6)()(6)()(6)660()[ln(3)][ln(1)]k k k k k k k k yx C x x C x x --===-++∑∑ 4分 (6)(5)(6)(5)[ln(3)]6[ln(3)][ln(1)]6[ln(1)]x x x x x x =-+-++++ 6分54546565(1)5!(1)4!(1)5!(1)4!66(3)(3)(1)(1)x x x x x x ----=⋅+⋅+⋅+⋅--++, 8分 于是 (6)656555!4!5!4!5!9(1)66(2)(2)2222y --=+⋅++⋅=-=--- 9分八、(8分)设2,0(),0x e x f x ax b x ⎧>=⎨+≤⎩,试确定常数,a b 的值,使()f x 在0x =处可导。
解 依题设()f x 在0x =处连续,故(0)(0)(0)f f f +-==, 1分2013-2014学年高数1期中试卷答案而 200(0)lim 1,(0)lim(),(0)1,(0)1xx x f e e f ax b b f b b f +++-→→====+==⇒==,4分 又 200()(0)1(0)limlim 20x x x f x f e f x x+++→→--'===-, 00()(0)11(0)lim lim 0x x f x f ax f a x x-+-→→-+-'===-, 7分 由(0)(0)2f f a +-''=⇒=。
8分 九、(1-2小题各9分,3小题5分,共23分)求解下列各题 1、求函数32693y x x x =-++的单调区间与极值。
解 由231293(1)(3)01,3y x x x x x '=-+=--=⇒=,故函数的单增区间为(,1]-∞和[3,)+∞,单减区间为[1,3], 7分 极大值为(1)7y =,极小值为(3)3y = 9分 2、求函数2ln(1)y x =+的凹凸区间与拐点。
解 22222222(1)21,221(1)(1)x x x x x y y x x x +-⋅-'''==⋅=⋅+++,令01,1y x ''=⇒=-故函数的凸区间为(,1]-∞和[1,)+∞,凹的区间为[1,1]-, 7分 拐点为(1,ln 2)-和(1,ln 2) 9分 3、求曲线lnsin (0)y x x π=<<曲率()x κ的最大值。
2013-2014学年高数1期中试卷答案解 因为21cos (sin )cot ,csc sin sin x y x x y x x x''''=⋅===-, 2分 于是 221()sin (0)|csc |x x x x κπ=====<<,3分 4分 曲率的最大值为()12πκ=。
5分十、(5分)证明:方程cos 0x x -=有且仅有一个实根。
证明 令()cos f x x x =-,显然()f x 在[,]22ππ-上连续,且(),()2222f f ππππ-=-=, 故由介值定理知()0f x =在(,)22ππ-内至少有一实根。
2分 又()1sin 0f x x '=+≥,其中等号仅在可列无限多个点3(2)()2y k k Z π=+∈处成立,故()0f x =在(,)-∞∞内至多有一实根。
4分从而()0f x =在(,)-∞∞内仅有一实根。
5分。