2013-2014高数1期末 A卷(答案)(无评分细则)

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2013-2014学年高数1期末试卷答案
2013—2014学年第一学期高数1期末考试试卷答案
一. 求下列极限(每小题4分,共8分)
(1)解:
2
20
sin ln(1)lim x x tdt
x →+⎰=2
2
sin lim
x x tdt x
→⎰=2
2sin lim
2x x x x →=0
(2)解:
1
(13)lim
x x x →-=
1
(3)
30
(13)lim
x
x x ⋅--→-=3
-e 二、讨论函数
12
,0()21,
0x x f x e
x ⎧≠⎪⎪
=⎨+⎪
=⎪⎩在(,)-∞+∞上的连续性。

如有间断点,判断间断点的类型。

(5分) 解:当0≠x 时,)(x f 连续;
10
2
02lim
x x
e +
→=+,
10
2
12lim
x x
e -
→=+
∴)00()00(-≠+f f ∴0=x 为)(x f 的跳跃间断点,
三、求下列函数的导数(每小题5分,共10分)
(1)设函数
)(x y y =由方程x e xy e +=所确定,求y '。

解:方程两边同时对x 求导,0='++y x y e x
所以x
y
e y x +-='
(2)设3arctan 5x t y t t
=⎧⎪⎨=+⎪⎩,求dx dy 。

解:
2
11
t dt dx += 235t dt
dy
+=
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dt
dx
dt dy
dx dy
= =)1)(35(22t t ++
四、在曲线
2y x =(08x <<)上求一点,使曲线在该点处的切线与直线0y =,
8x =所围成的三角形面积最大。

(12分)
解:设所求点为),(00y x ,因为点在曲线上,所以2
0x y =
x y 2=' 020
x y k x x ='==
所求切线方程)(2002
0x x x x y -=-=22
0022x x x -,它与x 轴的交点为2
0x x =

dx x x x A x )2(2
082
00-=⎰
=4
8643
2
00x x x +-
2
0004
31664x x dx dA +-= 令
00=dx dA
,得舍去)唯一驻点)(16,(3
1600==x x 08)316(
<-=''S ,274096
)316=
∴(S 为极大值, 故)3
16

S 为最大值。

五、求下列积分(每小题5分,共20分)
(1)
2
x x
dx e e
--⎰ 令u e x
= 原式=22
1
dx u -⎰=11
()11dx u u --+⎰ =C u u ++--1ln 1ln =C e e x x
++--1ln 1ln
(2)
2cos x e xdx ⎰
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解:原式=
2sin x
e d x ⎰
=22sin 2sin x x e x e xdx -⎰ 22sin 2cos x x e x e d x
=+⎰
222sin 2cos 4cos x x x e x e x e xdx =+-⎰
原式=
221(sin 2cos )5
x
x e x e x C ++ (3

1
解: 令t x tan =
原式=2
3
24sec tan sec t
dt t t π
π⋅⎰=3
24cos sin t
dt t π
π⎰ =3
4
1sin t π
π⎡⎤-⎢⎥⎣⎦
=3342- (4)
2
2
2
(arctan cos )x x x dx π
π
-
+⎰=20
2cos xdx π
⎰[]20sin 2π
x =2= 六、设
1
sin ,0()2
0,0x x f x x x π
π
⎧≤≤⎪=⎨⎪<>⎩或,求()()x x f t dt -∞
Φ=⎰在(,)-∞+∞内的表达式。

(8分)
解:0<x ,0)(=Φx ; (2分)
π<≤
x 0,tdt dt x x
sin 210)(0
0⎰⎰+=Φ∞-=)cos 1(2
1
x -; x ≤π,⎰⎰⎰++=Φ∞-x dt tdt dt x ππ
0sin 2
1
0)(0
=1
七、在摆线(sin ),(1cos )x a t t y a t =-=-(02)t
π≤≤上求分摆线第一拱成1:3
的点的坐标。

(8分)
解:整个摆线长为
()()dt
t y t x ⎰
'+'π
20
2
2
=
dt
t a ⎰-π
20
cos 12
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=dt
t a 2sin 2220
⎰π
=a 8

0t t =
为所求点,则()()a
dt t y t x t ='+'⎰
22
即a
t a t
22cos 400=⎥⎦⎤⎢⎣⎡
-
所以
π
320=t 八、求3cos ρ
θ=及1cos ρθ=+所围图形的公共部分的面积。

(8分) 解:由3cos 1cos ρθρθ
=⎧⎨=+⎩ 得3π
θ=
2232
10311(1cos )(3)2
2
A d cos d π
π
πθθθθ
=++⎰⎰
320311cos 291cos 25(12cos )22228d d π
π
πθθθθθ++=+++=⎰⎰ 所求面积为5
4
九、计算下列各题;(每小题8分,共16分)
(1)求过点(2,0,3)-且与直线247035210
x y z x y z -+-=⎧⎨+-+=⎩垂直的平面方程。

解:
}2,5,3{},4,2,1{21-=-=→

s s
1212
4161411352
i j
k
n s s i j k →





→→→
=⨯=-=-++-
平面方程:0)3(1114)2(16=+++--z y x
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(2)判别下列两直线111:112x y z L +-==,212
:134
x y z L +-==
是否共面。

解:
}4,3,1{},2,1,1{21==→
→s s
)1,0,1(-=A
)2,1,0(-=B }1,1,1{-=→
AB 因为
01
1143
1
2
11
≠- ,所以直线不共面。

十、设不恒为常数的函数
()f x 在[,]a b 上连续,在(,)a b 内可导,且
()()f a f b =,证明在(,)a b 内至少存在一个ξ,使()0f ξ'>。

(5分)
证明:
()()f a f b =且()f x 不恒为常数
所以至少存在一点),(b a c ∈,使得≠)(c f ()()f a f b =
不妨设
)()(a f c f >,显然()f x 在],[c a 满足拉格朗日中值定理,
于是至少存在一点),(),(b a c a ⊂∈ξ
使
0)
()()(>--=
'a
c a f c f f ξ
同理可证)()(a f c f <情形。