2010年5月高等数学竞赛试卷评析
- 格式:pdf
- 大小:160.95 KB
- 文档页数:4
试题共四套:数学类、工科类、经管类、文专类2010浙江省大学生高等数学(微积分)竞赛试题(数学类)一、计算题(每小题14分,满分70分)1.求极限1lim 2n →+∞+⎦2.计算()22222exp 21R x xy y dxdy ρρ⎡⎤-+⎢⎥--⎢⎥⎣⎦⎰⎰. 其中01ρ≤< 3.请用,a b 描述圆 222x y y +≤ 落在椭圆 22221x y a b+= 内的充分必要条件,并求此时椭圆的最小面积。
4.已知分段光滑的简单闭曲线Γ(约当曲线)落在平面π:10ax by cz +++=上,设Γ在π上围成的面积为A ,求()()()bz cy dx cx az dy ay bx dz ax by czΓ-+-+-++⎰其中n Γ与的方向成右手系。
5.设f 连续,满足()()() 22 02exp xf x x x t f t dt =--⎰且()11/f e =,求()()1n f 的值。
二、(满分20)定义数列{}n a 如下:{},,max ,211011dx x a a a n n ⎰-==,4,3,2=n ,求n n a ∞→lim 。
三、(满分20分)设函数)(2R C f ∈,且0)(lim =∞→x f x ,1)(≤''x f ,证明:0)(lim ='∞→x f x 。
四、(满分20分)设非负函数f 在[0,1]上满足)()()(,,y f x f y x f y x +≥+∀且1)1(=f ,证明:(1)]1,0[,2)(∈≤x x x f (2)21)(1≤⎰dx x f 五、(满分20分)设全体正整数集合为+N ,若集合+⊂N G 对加法封闭(即G y x G y x ∈+⇒∈∀,),且G 内所有元素的最大公约数为1,证明:存在正整数N ,当正整数n >N 时,G n ∈(工科类)一、计算题(每小题14分,满分70分)1.求极限1lim 2n →+∞+⎦2.计算()() +22 122dxx x x ∞-∞+-+⎰3.设ABC ∆为锐角三角形,求sin sin sin cos cos cos A B C A B C ++---的最大值和最小值。
2010年全国大学生数学竞赛决赛答 tian27546这是献给博士论坛一个礼物 转载时请勿注明是博士论坛一、(20分)计算下列各题:1.求极限 211sin )1(lim n k n k n k n π∑-=→∞+解法1因211sin )1(n k n k n k π∑-=+211222sin sin 21(2sin 21n n k n k nn k πππ∑-=+=) )22cos 22(cos 1(2sin 2122112n k n k n k nn k πππππ+--+=∑-=) )22cos 22(cos 1(22112nk n k n k n n k πππππ+--+≈∑-=) 2112211222cos 1(22cos 1(n k nk n n k n k n n k n k ππππππ++--+=∑∑-=-=)) 222211222cos 11(22cos 1(n k n k n n k n k n nk n k ππππππ--+--+=∑∑=-=))2122222222cos 12)12(cos 11(2cos )11(n k n n n n n n n n n n n k πππππππ-+--+-+=∑-=) 21222222)12(cos 2)12(cos 12(2cos )11(nk n n n n n n n n n k ππππππ-+---+=∑-=)(*) 而2122)12(cos n k n k π-∑-=212222sin 2)12(cos22sin 21n n k nn k πππ∑-=-=])1(sin [sin2sin2121222n k n k nn k πππ--=∑-= 2222sin 2sin )1(sinn n n n πππ--=222sin2)2(sin 2cos n n n n πππ-=(**) 将(**)代入(*),然后取极限,得原式]2sin2)2(sin2cos2)12(cos 12(2cos )11([lim 222222n n n nn n n n n n n n n ππππππππ-+---+=→∞)]2)2(sin 2cos 2)8)12(1(12()11([lim 22342222n n n n n n n n n n n ππππππ-+----+=∞→) ]2)2(sin 2cos 2)21(12()11([lim 2232222n n n n n n n n n n ππππππ-+---+=∞→) )]48)2(2)2()(81(2)21(12()11([lim 633222232222nn n n n n n n n n n n πππππππ----+---+=∞→))]482)(81(2)21(12()11([lim 33222232222n n n n n n n n n n n ππππππππ---+---+=∞→) 65π=上式中含2n 的项的系数为0121=+-πππ,含n 的项的系数为0)2(111=-++πππ,常数项系数为656824ππππππ=-=--解法2 Step 1因∑-=112sin n k n k π211222sinsin 22sin 21n nk nn k πππ∑-==)22cos 22(cos2sin2122112n k n k nn k πππππ+--=∑-=)2)12(cos2(cos2sin21222n n n n πππ--=故)2)12(cos 2(cos 2sin 21lim sinlim 222112n n n nn k n n k n ππππ--=→∞-=→∞∑)2)12(cos2(cos1lim222n n n n n πππ--=→∞nn n n n 2sin 2)1(sin2lim22πππ-=→∞n n n n n 22)1(2lim22πππ-=∞→2π= Step 2因222)12(cosn k nk π-∑=22222sin 2)12(cos22sin21n n k nnk πππ∑=-=])1(sin [sin2sin212222nk n k nnk πππ--=∑= 2222sin 2sinsin n n n n πππ-=2222sin 2)1(sin 2)1(cos nn n n n πππ-+=因此∑-=112sin n k n k nk π211222sin sin 22sin 21n n k n k n n k πππ∑-== ]2)12(cos 2)12(cos [2sin 212112112n k n k n k n k nn k n k πππ+--=∑∑-=-= ]2)12(cos 12)12(cos [2sin 21222112n k n k n k n k nnk n k πππ----=∑∑=-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+---=∑-=2122222)12(cos 12)12(cos 12cos 12sin 21n k n n n n n n n nn k ππππ ⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+--=∑=222222)12(cos 12)12(cos 2cos 12sin 21n k n n n n nnnk ππππ(*) ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-++--=2222222sin 2)1(sin 2)1(cos 2)12(cos 2cos 12sin 21nn n n n n n n n n n ππππππ 于是∑-=→∞112sin lim n k n n k nk π⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-++--=→∞2222222sin 2)1(sin 2)1(cos 2)12(cos 2cos 12sin 21lim nn n n n n n n n n n n ππππππ ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-++---=→∞n n n n n n n n n n 22)1(sin2)1(cos 8)12(11lim 224222πππππ)( ⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡---+-++-=∞→n n n n n n n n n n n 2)48)1(2)1()(8)1(1211lim 6332422222ππππππ(⎥⎦⎤⎢⎣⎡----++-=∞→)24)1(1)(81211lim 52322222n n n n n n n n n ππππ( ⎥⎦⎤⎢⎣⎡---++-=∞→)241()(81211lim 2222222n n n n n n n n ππππ( ⎥⎦⎤⎢⎣⎡---++-=∞→)2411)(81211lim 2222222n n n n n n n ππππ( )(222222282411211lim n n n n n n n ππππ---++-=→∞ )(22222228242lim n n n n n ππππ--=∞→62ππ-=3π=原式6532πππ=+=2.计算⎰⎰∑++++2222)(zy x dxdya z axdydz ,其中 ∑为下半球面222y x a z ---= 的上侧, 0>a .解 记1∑为平面 222,0a y x z ≤+= 的上侧,2∑为下半球面 222y x a z ---= 的下侧,Ω是由1∑和2∑所围成的立体,则422222211)(adxdy a dxdy a dxdy a z axdydz ay x ⎰⎰⎰⎰⎰⎰≤+∑∑===++π,设,sin ,cos θθr y r x ==则⎰⎰∑+∑++212)(dxdy a z axdydz ⎰⎰⎰Ω+++=dxdydz a z a )220(⎰⎰⎰Ω+=dxdydz a z )32(⎰⎰⎰≤+---+=2222220)32(a y x y x a dz a z dxdy⎰⎰≤+---+=22222202]3[a y x y x a dxdy az z⎰⎰≤+--+++-=222)3(222222a y x dxdy y x a a y x a ⎰⎰≤≤≤≤-++-=πθθ2002222d d )3(ar r r r a a r a⎰-++-=a r r r a a r a 02222d )3(2π ⎰-++-=ar r a a r a 022222)d()3(π⎰-++-=22122d ))(3(a u u a a u a π223222)(42a u a a uu a ⎥⎦⎤⎢⎣⎡--+-=π274a π=⎰⎰∑++++2222)(zy x dxdya z axdydz⎰⎰⎰⎰∑∑+∑+++++-=12122)(1)(1dxdy a z axdydz a dxdy a z axdydz a 227333a a a πππ-=+-=3.现 设计一个容积为V 的圆柱体容器. 已知上下两底的材料费为单位面积a元,而侧面的材料费为单位面积b 元. 试给出最节省的设计方案;即高与的上下底直径之比为何值时所需费用最少?解 设圆柱体的底半径为r ,高为h ,则h r V 2π=,2rVh π=总造价为222r a rh b P ππ+=222r a rbVπ+=, 则2322242r r a bV r a r bV P ππ--=+-=',由0='P 知,解得312⎪⎭⎫⎝⎛=πa bV r ,312⎪⎭⎫ ⎝⎛=ππa bV V h , 因为是惟一的驻点,所以当3122323131222222:2⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛=Vab a bV V a bV a bV V h r ππππππ 时,所需费用最少.4.已知 x x x f 33cos sin 1)(+=',)21,41(∈x ,求)(x f 解 因x x x f 33cos sin 1)(+=',)21,41(∈x ,故 ⎰+=x xx x f d cos sin 1)(33⎰+-+=x x x x x x x d )cos )(sin cos sin cos (sin 122⎰+-=x x x x x d )cos )(sin cos sin 1(1⎰+-=x x x d )4sin()2sin 211(21π⎰+⎪⎭⎫ ⎝⎛++=x x x d )4sin()22cos(211121ππ⎰+⎪⎭⎫ ⎝⎛++=x x x d )4sin()4(2cos 211121ππ 令)4(21π+=x t ,则⎰+=t tt x f d 2sin )4cos 211(2)(⎰+=t tt t d cos sin )4cos 2(2⎰-+=t t t t t d cos sin )2sin 2cos 2(222⎰+=t t t t t d cos sin )2sin 2cos 3(222 ⎰+-=t tt t t t t d cos sin )cos sin 4)sin (cos 3(222222⎰-++=t t t t t t t t t d cos sin )cos sin 2sin 3cos 3()cos (sin 22244222 ⎰-+++=t t t t t t t tt t t d cos sin )cos sin 2sin 3cos 3(cos sin 2sin cos 222442244⎰-+++=t t t t tt tan d tan )tan 2tan 33(tan 2tan 122424 令t u tan =,2u v =,则⎰-+++=u u u u u u x f d )233(212)(2424⎰-+++=224224d )233(2122u u u u u u ⎰-+++=v v v v v v d )233(212222⎰+-++=v v v v v v d )323(122222 令)()323(1222v R vAv v v v v +=+-++,则31=A ,)323(332336331)323(12)(22222+--+-++=-+-++=v v v v v v v v v v v v v v R )323(382+-=v v 因此⎰⎰+-+=323d 324d 62)(2v v vv v x f ⎰+-+=323d 324ln 622v v vv ⎰+-+=98)31(d 924ln 622v v v C v v +-+=32231arctan 3221924ln 62C v v +-+=2213arctan 32ln 62 C t t +-+=221tan 3arctan 32tan ln 6222C t t +-+=221tan 3arctan 32tan ln 6222C x x +-+++=221)82(tan 3arctan 32)82(tan ln 6222ππ 二、(10分)求下列极限1.⎪⎭⎫ ⎝⎛-+∞→e n n n n )11(lim解 设xx x f 1)1()(+=, 则))1ln()1(1()1()(21xx x x x x f x+-++=')1()1ln()1()(2x x x x x x f +++-= 原式=)(lim )1(lim010x f x e x x xx '=-+→→)()(lim )(lim 00x f x f x f x x '=→→)1()1ln()1(lim)(lim 20x x x x x x f x x +++-=→→20)1ln()1(limx x x x e x ++-=→22)1ln(lim 0e x x e x -=+-=→2.nnn n n c b a ⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛++∞→3lim 111,其中0>a ,0>b ,0>c 解 因300ln 3ln ln ln 3ln ln ln lim 33lim abc c b a c c b b a a x c b a x x x x x x x x =++=++=-++→→ 故 原式=333lim)13(1lim 10003lim abc ee c b a x c b a c b axxxx x x x x x x xx xx ===⎪⎪⎭⎫⎝⎛++-++-++→→→三、(10分)设)(x f 在1=x 处可导,0)1(=f ,2)1(='f ,求xx x x x f x tan )cos (sin lim 220++→ 解 设)(x f 在1=x 处可导,0)1(=f ,2)1(='f ,则xx x f x x f x x x x x f x x tan )1()cos (sin lim tan )cos (sin lim 220220+-+=++→→ 1cos sin )1()cos (sin lim 1cos sin lim tan lim 220220220-+-+-++=→→→x x f x x f x x x x x x x x x x 1cos sin )1()cos (sin lim 2sin cos sin 2lim cos 111lim220020-+-+-+=→→→x x f x x f x x x x xx x x 1cos sin )1()cos (sin lim 2sin cos sin 2lim 212200-+-+-=→→x x f x x f x x x x x x 1cos sin )1()cos (sin lim 21cos 2lim sin lim 2122000-+-+-=→→→x x f x x f x x x x x x1cos sin )1()cos (sin lim 41220-+-+=→x x f x x f x 1)1()(lim 411--=→t f t f t )1(41f '=21= 四、(10分)设)(x f 在),0[+∞上连续,⎰+∞0d )(x x f 收敛,求⎰+∞→yy x x xf y 0d )(1lim.解 令⎰=xt t f x G 0d )()(,则因⎰+∞0d )(x x f 收敛,故)(lim y G y +∞→,不妨设R A y G y ∈=+∞→)(lim ,则[]}d )()(1{lim )(d 1lim d )(1lim0000⎰⎰⎰-==+∞→+∞→+∞→y yy y y y y x x G x xG yx G x y x x xf y)d )(1)((lim 0⎰-=+∞→yy x x G yy G ⎰+∞→-=yy x x G y A 0d )(1lim 0)(lim =-=-=+∞→A A y G A y五、(12分)设函数)(x f 在]1,0[上连续,在)1,0(内可微,且0)1()0(==f f ,1)21(=f ,证明:(1)存在⎪⎭⎫⎝⎛∈1,21ξ使得ξξ=)(f ;(2)存在()ξη,0∈使得1)()(+-='ηηηf f .证 (1)记x x f x F -=)()(,则函数)(x F 在]1,21[上连续,且1)1(-=F ,21)21(=F ,故由零点存在性定理知存在⎪⎭⎫⎝⎛∈1,21ξ使得0)(=ξF ,即ξξ=)(f . (2)因x x x f x f e x d )1)()((⎰+-'--x e x xe x x f e x x f e x x x x d d d )(d )(⎰⎰⎰⎰----+-'-= x e e x x f e x x f e x x x x d d )(d d )(⎰⎰⎰⎰----++-=x x xe x f e --+-=)(故令x e x x f x F --=))(()(, 则函数)(x F 在],0[ξ上连续,在()ξ,0内可微,0)0(=F ,0)(=ξF ,x x e x x f e x f x F -----'='))(()1)(()(, 故由罗尔定理知,存在()ξη,0∈使得0)(='ηF , 1)()(+-='ηηηf f .六、设)(x f 在),(+∞-∞上有定义,在0=x 的某邻域内有一阶连续导数,且0)(lim 0>=→a x x f x ,证明级数∑∞=-1)1()1(n n n f 条件收敛. 证 因 0)(lim>=→a xx f x ,故存在一个正数δ,使得当δ<-<00x 时,有 2)(aa x x f <-因此x x f a )(2<(δ<-<00x ),于是,当δ1>n 时, δ<-<010n ,nn f a 1)1(2<,n a n f 2)1(>,这表明级数∑∞=1)1(n n f 发散,即级数∑∞=-1)1()1(n n n f 发散.下证原级数收敛:由0)(lim0>=→a xx f x 知,0)(lim lim )(lim )0(000====→→→a x x f x x f f x x x ,0)(lim )0()(lim )0(00>==-='→→a xx f x f x f f x x由)(x f 在0=x 的某邻域内有一阶连续导数知,)(lim )0(0x f f a x '='=→,因此存在一个正数η,使得当η<-0x 时,有2)(aa x f <-' 因此)(20x f a '<<(),(ηη-∈x ). 特别地,)(x f 在),0(η上单调增,于是当η1>n 时,)1()11(n f n f <+,且0)0()1(lim ==∞→f nf .最后由Leibniz 判别法知,原级数收敛.综上可知,原级数条件收敛.六、(14分)设1>n 为整数,⎰⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++++=-x n tt n t t t e x F 02d !!2!11)( ,证明:方程 2)(n x F =在⎪⎭⎫⎝⎛n n ,2内至少有一个根. 证 记!!2!11)(2n t t t t p nn ++++= ,)!!2!11()(2n t t t e t r ntn ++++-= ,则)()(t r e t p n t n -=,且当0>t 时,0)(>t p n , 0)(>t r n ,0)(>-t r e n t .记2)()(n x F x -=ψ,则⎰--=n n t t t r e nx 0d )(2)(ψ,因⎰⎪⎪⎭⎫⎝⎛++++=-x n tt n t t t e x F 02d !!2!11)( ,故函数)(x ψ在],2[n n 上连续,在⎪⎭⎫⎝⎛n n ,2内可微,且2)2()2(n n F n -=ψ⎰⎰<-=--=--20200d )(2d ))(1(nn t n n tt t r e n t t r e ,2d )()(0nt t p e n nn t -=⎰-ψ⎰⎰⎰⎰----+-=+--=202220d )(d )(d )(2d ))(1(n nn n t n t n n n t n n t tt p e t t r e tt p e nt t r e⎰⎰++-=---20202d )2(d )(n n n n t n tt n t p et t r e⎰⎰+++-=---20202d )2(d )!1(1nnn nt t t n t p e t e e n ξ ⎰⎰+-++-=+---202022d ))2((d )!1(1nnn nt nt t t n t r e e t e e n ξ ⎰⎰+---+-+-=202022d )!1(1d )!1(121nnnnt t t e e n t e e n n ξξ ⎰⎰--+-+-=2020d )!1(1d )!1(121n nt t t e e n t e e n n ξξ ⎰-+->202d )!1(22n nt t e e n n []202)!1(22nt ne e n n -++= )1()!1(222-+-=ne n n )!1(2)!1(222+++-=n n e n n )!1(22)!1(2222+-=+->n en n e n n n012>->n(若2>n ,则左边的两个不等式都成立) ()()⎰⎰-+-=-+=-=--101021d 121d 121)1()1(t te t t t e F ψ()[]⎰-++-=--101021d 1t e e t t t 032321)1(2111>-=--+-=--ee e 031)2(>->eψ01223!4223)3(1223144144314923232333>-=->⇒>⇒>>>e e e e ψ 01232452!522)4(2>->->->e e e ψ,0122212e e 12)(>->++->n n n n n e n n ψ 故由零点存在性定理知, 存在),2(n n ∈ξ使得0)(=ξψ, 即2)(nF =ξ.七、(12分)是否存在R 中的可微函数)(x f 使得53421))((x x x x x f f --++=? 若存在,请给出一个例子;若不存在,请给出证明.解 不存在假如存在R 中的可微函数)(x f 使得54321))((x x x x x f f -+-+=,则4325432)))((x x x x x f x f f -+-=''(, 若1)1(=f ,则025432)1))1(()]1[2<-=-+-=''='((f f f f 矛盾。
2010年浙江省高中数学竞赛试卷说明:本试卷分为A 卷和B 卷:A 卷由本试卷的22题组成,即10道选择题,7道填空题、3道解答题和2道附加题;B 卷由本试卷的前20题组成,即10道选择题,7道填空题和3道解答题。
一、选择题(本大题共有10小题,每题只有一个正确答案,将正确答案的序号填入题干后的括号里,多选、不选、错选均不得分,每题5分,共50分) 1.化简三角有理式xx x x xx x x 22662244cos sin 2cos sin cos sin sin cos ++++的值为( A ) A. 1 B. sin cos x x + C. sin cos x x D. 1+sin cos x x解答为 A 。
22442222sin cos )(sin cos sin cos )2sin cos x x x x x x x x ++-+分母=(4422sin cos sin cos x x x x =++。
2. 若2:(0,:2p x x q x ++≥≥-,则p 是q 的( B )A. 充分而不必要条件B. 必要而不充分条件C. 充要条件D. 既不充分也不必要条件 解答为 B 。
p 成立3x ⇔≥-,所以p 成立,推不出q 一定成立。
3.集合P={363,=+++∈x x R x x },则集合R C P 为( D ) A. {6,3}x x x <>或 B. {6,3}x x x <>-或C. {6,3}x x x <->或D. {6,3}x x x <->-或 解答:D 。
画数轴,由绝对值的几何意义可得63x -≤≤-,{}63,{6,3}R P x x C P x x x =-≤≤-=<->-或。
4.设a ,b 为两个相互垂直的单位向量。
已知OP =a ,OQ =b ,OR =r a +k b .若△PQR 为等边三角形,则k ,r 的取值为( C )A .12k r -±==B .13,2k r ±==C .12k r ==D .11,22k r --±==解答.C. PQ QR PR ==,==。
2010浙江省大学生高等数学(微积分)竞赛试题评析(数学类)一、计算题:1.解:原极限=120.5lim 1n e ⎛⎫-- ⎪⎝⎭-→+∞⎡-=⎢⎣2.解:令,x t s y t s =+=-,原积分()()()2222112exp 1R t s dtds ρρρ⎡⎤-++⎢⎥=--⎢⎥⎣⎦⎰⎰222exp R x y dxdy ⎡⎤=--⎣⎦=3.解:222x y y +≤ 落在椭圆 22221x y a b += 内的充分必要条件即为()0,1到22221x y a b+=的距离1d ≥。
而 ()()2222min min cos sin 1d f t a t b t ⎡⎤==+-⎣⎦()()2222sin 2sin 1 f t a b a t b t =+--+要求最小值, 只需 讨论[]0,/2t π∈, 可得()()222222222 /b b a b b a a a b a ≥-≤--- 时 b-1 时充分必要条件为 22222222 b b a b b b a a b b a≥-≥≤-≥+ 时 时 此时椭圆面积 1S ab d π==取得最小值时必有22 2 b b a b a S ≥-=≥≥ 时222224b b a a b b a ≤-=+ 时 记()11cos cos sin a x b x x --==即[]()()2sin cos 0,/4/sin cos x x x s x x ππ≤∈= 时 的最小值易得为min S =22 2x y y ∴+≤包围圆的椭圆的最小面积为min S =。
4.解:原积分=-222sadydz bdzdx cdxdy ++⎰⎰()()0.5222222sa b c ab c ds -=-++++⎰⎰()0.5222A a b c=-++5.解:()()()() 22 0124exp xf x f x xx t f t dt '=---⎰()()1221f x x f x =-+-+()24221f x f x f '''=-++- ()4214f f x f ''''''=+-- ()()()()()()()()1111212121n n n n n f x f nf f nf +-+-=-+⇒=而()()()()()2111 1 12 10 10 1n f f e f f n +-''''''==-=∴=≥()()()()()211 1221 3 1221!! 2n n n f n f n e n --''=-=--≥二、解:{}111110max ,,n n n n a a x dx a dx a ---=≥=⎰⎰即{}n a 单调增且111,2a =≤ 设01,n a ≤≤则{}11100max ,1,n n a a x dx dx +≤=≤=⎰⎰即{}n a 有界。
2010年普通高等学校招生全国统一考试(湖南卷)数学试卷评价报告2010年是湖南省实施新课程高考的第一年,湖南高考数学试卷保持了几年来自主命题所形成的湖南卷的特色。
试卷在整体上紧扣考纲,紧密结合教材,体现了新课程的思想和理念,深化能力立意,积极改革创新。
试卷做到了总体保持稳定,题型清新,难度适中,在着重考查主干基础知识的同时突出了对数学思想方法、数学能力、数学应用和创新意识的考查,从而从多个角度考查了考生的数学素养,充分发挥了数学作为基础学科在选拔人才中的重要作用,并将为湖南进一步实施新课改提供很好的导向。
1.试题评价1.1 题型稳中有变突出对新增知识的全面考查2010年的文、理试卷都保持了湖南卷一贯的考查风格,考查基础知识在平淡中见深刻,力求试题设计的创新而不刻意追求知识点的覆盖面。
在题型的分值分布中沿用同一思想,以下是近四年题型、题量和分值分布(见表 1.1)和主要考查内容所占分值统计情况(见表1.2)。
2010年数学高考试题的一大特点是对课标新增内容的全面考查,比如试题对算法与框图、三视图、几何概型、定积分、推理证明以及选修系列四的几何证明选讲、不等式选讲、坐标系与参数方程、优选法与实验设计初步等内容进行了考查。
通过新增试题充分考查学生的思维品质和数学素养,强调考查学生的应用意识,同时启示中学数学新课程改革需注重培养学生应用数学知识解决各种数学内外问题的意识,使学生加深对数学概念本质的理解,认识数学知识与实际的联系,并学会用数学知识和方法解决一些实际问题。
1.2 充分考虑文、理科考生的差异实现文、理不同题文科、理科考生在数学思维方面的水平有整体性的差异,对数学学习的层次要求也有很多的不同。
2010年的试题仍然很好的把握了这种差异性,在考查主干知识大致相同的情况下,在考查方式、考查能力层次方面进行了很好的区分。
文理全卷仅13题及理科第6题与文科第7题(占10分)完全一致,相似而难易程度不同的题有文理科的11题、文科的第3题与理科的第4题、文科的第5题与理科的第14题、文科的第10题与理科的第9题、文科的第16题与理科的第16题、文科的第18题与理科的第18题、文科的第19题与理科的第19题,其他题则完全不同。
西南科技大学2009级高等数学竞赛试题评析西南科技大学理学院 鲜大权(考试时间:2010年5月15日)评卷人 得分一、选择 (4小题,共12分)1.函数在点)处连续是它在该点偏导数存在的:z f y =)(,x y 00=≠=00)xy xy )0,0(x (,A 、必要而非充分条件; B 、充分而非必要条件; C 、充分必要条件; D 、既非充分又非必要条件。
答: D 、既非充分又非必要条件。
反例1.在点的两个偏导数存在,但在该点不连续。
⎩⎨⎧,0,1,(y x f 反例2.2)y x +=0)0,0(x f 2,(y x f 在点连续,但)0,(′,均不存在。
)0,0(y f ′2.设u y x =arctan ,则∂∂ux=A 、 −+y x y 22 B 、 x +x y 22 C 、y 2+x y 2 D 、 −+x x y 22解:2221()1()u y y y 2x x x xy ∂∂=⋅−=−++∩AB ∩,即选A 。
3.曲线弧上的曲线积分和BA (AB BA 上的曲线积分有关系:A 、(,),)f x y ds f =−∫∫(,)(,)AB BA x y ds B 、f x y ds f x y d =s ∫∫(AB BA f x y ds f x y ds +∫∫(,))AB BA f x y ds f x y d =−−C 、0=D 、0=(,),)(,s ∫7773[ln()],(),sin ()DDD∫ 答: 因为关于弧长的曲线积分与曲线弧的方向无关,因此选B 。
4.设12I x y dxdy I x y dxdy I x y dxdy =+=+∫∫∫∫∫∫=+其中D 是由x =0,y =0,12x y ,x +y =1所围成的区域,则I 1,I 2,I 3的大小顺序是 +=_________班级名称_______________学号_____________姓名_____________ 教师________________…封……………线……………以……………内……………答……………题……………无……………效……………A 、I 1<I 2<I 3;B 、I 3<I 2<I 1;C 、I 1<I 3<I 2;D 、I 3<I 1<I 2. 答:选C 。
参考单元作业题:设平面区域D 由直线21=+y x 1=+y x ,0,与两坐标轴 0==y ∫∫+=Ddxdy y x I 91)][ln(92()Dx 围成, 若, I x y dxdy =+∫∫∫∫+=Ddxdy y x I 93)][sin(1I ,,则它们之间的大小顺序为:A. 32I I ≤≤ B. 123I I I ≤≤ C. D.231I I I ≤≤213I I I ≤≤图f (,)x y x y =解:积分区域如图,函数+在区域D 内无极值,在边界有最大值1和最小值12999n10sin()[ln()]sin ()(), ln()l x y x y x y x y x y x y ∴+≤=<+<+⇒+<+<+99[ln()][sin()]()DDD从而9x y dxdy x y dxdy x y dxdy +<+<+∫∫∫∫∫∫,故选(C)。
评卷人 得分二、填空 (4小题,共16分)5.设u xy yx=+∂,则∂u y = __________ 。
解: 1u x y x∂∂=+e x y (,))=+−。
6.函数在点f x y x sin(2(0,)4π处沿y 轴负向的方向导数是 __________ 。
解: (0,)4(0,)4[sin(2)cos(2)]sinco 22x x fe x y e x y xπππ−−∂=−+++=−+∂∵s1π=−(0,)4)]2cos02y ππ==l cos 0,cos 1(0,)4[2cos(2x fe x yπ−∂=+∂又与同向的单位向量为,即有(0,1)l e =−αβ==−(0,)4(0,)cos 44x y f f f lππ∂(0,)cos 0παβ∴=+∂=。
参考:(1996.I,II)函数22ln(z y x u ++=)在点A (1,0,1)处沿点A 指向点B (3,-2,2)方向的方向导数为.21解:ux ∂=∂∵A A11|(1,0,1)|0u z ∂∂A 1|, 又221cos ,cos 333γ =−=,,。
{2,2,1}cos l AB αβ==−⇒=12111s ]2323A A u u u u l x y z αβγ∂∂∂∂|[cos cos co 2∴=++=×+×=∂∂∂∂。
7.设C 表示椭圆22221x ya b+=,其方向为逆时针方向,则曲线积分 ∫Lx (=+dx y )2_________ 。
解: 椭圆22221x y a b =cos sin x a y b θ+θπθ=⎧≤≤⎨=⎩ 02 的参数方程为2222222320()(cos sin )cos 11[cos cos cos ]023Lx y dx a a b d a a b b ππ∴θθθθθθ+=+=+−=∫∫8.设232111(3sin tan 3)y x y z y z x d ≤≤≤=+∫∫∫I v +,则I =________________。
解:因为积分区域111≤≤:x y z ⎧⎪Ω⎨⎪≤⎩关于原点对称,又函数 关于233sin y y y 为奇函数,关于2tan z x x 为奇函数,因此有21111113sin y x x y y z z I ≤≤≤≤≤≤32111111tan 30033()24x x y y z z y dv z xdv dv dv V ≤≤≤≤≤≤=++=++==∫∫∫∫∫∫∫∫∫∫∫∫Ω评卷人得分三、计算 (8小题,共64分) 9.求极限xyxye xy x +−→→164lim0 。
=++−→→lim ()x y x xye xy xy 00416解:lim x y xxye xy→→−+00416 =-8 1022==y x xz∂∂10.函数z z x y =(,)sin()ln xz x z y 由方程+−=+31所确定,求。
x y 解:当==01,z 时,=−1sin()ln xz x z yx 求导有:+−=+31两边对.122A dxdy y x A D−−−=∫∫010x x y zz x z x z z x∂∂==+⋅⋅+−=⇒=(3x z x z x z z +⋅⋅+−=()cos()32x ;再由0x 两边对()cos )x 求导得:2021)0x x xx xx y zz xz xz z xz xz z x∂∂==−+++−=⇒=x xy y −−+23−=−=232x y z y x z y x 2()sin()(2)cos(4x 。
11.求函数的极大值点或极小值点。
x z =解:由,得驻点⎪⎩⎪⎨⎧==−00123131214,,,⎛⎝⎜⎞⎠⎟−−⎛⎝⎜⎞⎠又611212xxxy yx yy z z x D x y x z z −===−−(,)1 则21701173324D D =>−−=−<(,),(,)0,而2133xx z (,40=>所以点11,24⎛⎞−−⎜⎝⎠⎟为非极值点。
函数无极大值点,在点z 2313,⎛⎝⎜⎞⎠⎟2AC B 处取极小值。
注:教材P.110关于二元函数极值存在充分性定理中的判别式−用行列式记忆为:(,)xx x yxyyz z D x y z z =),(.0,y x f x y ≥≤y12.设闭区域为D 上的连续函数,且 :22y x D +,),(1),(22dudv v u f y x y x f −−−=),(y x f A dudv v =),8D∫∫π求。
解:设,在已知等式两边求区域D 上的二重积分,有u f D∫∫(从而312(1cos ).323d πθ⎛⎞=−=⎜⎟⎝⎠∫所以 2A θ−,82dxdy Adxdy y D∫∫−π1),(2x dxdy y x f DD∫∫∫∫−−=故 12.623π⎛⎞=−⎜⎝⎠A ⎟ 于是 42(,)323f x y ππ⎛⎞=−−⎜⎟⎝⎠(,)D.f u v dudv A 注:=∫∫(DAdxdy AS D =∫∫()是一个实数,所以)。
f t [0,)在参考:(1997, III )设函数+∞上连续且满足方程222244()t x y t t e f dx π+≤=+∫∫()dy ,求f f t 。
解:由极坐标有22200011()2()22t t f 2224x y t dxdy d f r rdr rf r dr πθπ==∫∫∫+≤∫∫22401()2()2tt t erf r ππf dr ∴=+∫t 2'4()88(t两边对求导得: )f t te tf t πππ=+() f t 222884424)(8)(4)tdt tdtt t t 的一阶线性非齐次微分方程有:解此关于te e dt c e tdt c e t c e πππ()(8f t πππππ−∫∫=+=+=+∫∫(0)11 由已知有f c ⇒=224()(41)t ,因此=f t t e ππ=+'()()。
y 注: 一阶线性非齐次微分方程p x y q x +=()()(())p x dxp x dxy q x e dx c e −∫∫=+的通解公式为∫13.计算二重积分Dxdxdy ∫∫,其中D 是由抛物线212y x =及直线y =x +4所围成的区域。
解:原式24441222(4231)82+−−==+−=∫∫∫x xxdx dy x x x dx Ω∫∫∫1 14.计算I =2yz d v ,其中Ω是由x 2+z 2=1,y =0,y =1所围的位于z ≥0部分的立体。
解.112d I x =∫∫0d 2yzdz y11122022d (1)(1)3x y x x dx =−=−∫∫∫1,0=。
15.已知L 是由22x y y +≤≤≤x 所确定的平面域的边界线,求∫+Lds y x 22cos 。
解:cos Ld s ∫11cos d cos d )d x x t π4=++∫∫x ⋅221cos 41sin π+=0)2sin(x +1cos 41sin 2π+= 16.计算曲线积分∫+Ly x x sin(2++dy y x y dx )cos()222,式中L 是正向圆周22x y 2π+=解:L的参数方程为02t x t y t π≤≤ ⎧=⎪⎪⎨⎪=⎪⎩Lx td =⋅∫ 2201)cos 022t tππ=⋅=评卷人 得分四、证明 (1小题,共8分)17.试证曲面的切平面与三个坐标面所围四面体的体积为常数。