2010年全国硕士研究生入学统一考试数学三试题一、选择题：第1 小題■毎小题4分，共32分.下列每题给出的四个选项中「只有一个选顼帚合试題要求.(1)若Mmfy-Cy-aie1] a 等于(A) 0. (B}L (G) 2.(0)3.(2)设儿*丹垦一阶线性非齐次微分方程『“心乃左贰的的两牛特解*若當妣A, H Ay t w3是谀方程的解丄” - *乃是谈专程对应的齐次方程的弊，则I2 I 2 2(C) A=y tM = p (D)"彳」二寺(3)设陕数/<x)tg(x)具有二阶导数，且-若呂(期帀。
是的扱值*则爪肌巧)在些取极大值的一于充分条件是(A)/\a)<0-<8)/7^)>0+(C)/u(^)<0, {D)r(O)>0.(4)设/(JT)N ln°x T A(*)=詐.则当 * 充分大时冇(A)旅“幺")彳对・(B) A(x)<g(^)V(z).(C)f(x)<g(x)<h(x).(D) ggg(m(5)设向屋组I価1 ”叫$可由向品组II :flj t fl3 . 线性衣示.下列瞬题正确的足(A)若向註组E线性无艾侧 y氣(B)若向JB组1錢性相关' (C)若冉量组U线性无关，则FW外(D)若向SffiHtt性相关，则 *W设A为4阶实对称矩阵，且A2+4=a若A的楼为3MA相似于(€}(D)-1-1血 一办.J ------------- *(10) 设位于曲线y=—=(e^x<+«)下方/轴上方的无yx(l+ln x)界区域为G,则C 绕*轴旋转一周所得空间区域的体积为 _________ •(11) 设某商品的收益两数为R5,收益弹性为1+P’，其中P 为价格，且/?(】)"，则 R(p)= ____ •(12) 若曲线 y=x 3+ax 2+fcx +l 有拐点(-1,0),则几 ___________ . (13) 设 4』为 3 阶矩阵，且 |A|=3, |B|=2, |4-+B|=2,则 |A+B 11= ______ .(14) 设人，X”…，A ；是来自总体Ng,/)(QO )的简单随机样本.记统计量卩=* Q X ：,则ET= _________ .三.解答题：第15-23小题■共94分•解答应写出文字说明■证明 过程或演算步骤.(15)(本题满分10分)求极限lim (吕-1)丸(16)(本题满分10分)计算二重积分川(，+ y)3<hdy ，其中D 由曲线x = 与应线丄(7)设随机变量X 的分布断数F") =0 fx<0,y, OG<1.则(C) y-e-*. (D) 1-e-*・(8)设£(久)为标准正态分布的概率密度,«(*)为［・1,3］上均匀 分布的槪率密度•若(A) 0.(B) v-/(x) =X ),为槪率密度•则a,6应満足(A) 2a+3/> = 4.(C) a+b = 1. rCO f(a>0,6>0)x>Q(B) 3x2b = 4. (D) 0 4-6 = 2.二・填空题：第9-14小题■每小題4分•共24分.(9)设可导函数y = y(x)由方程Jo=| xsin x 2dr 确定，则(17)(本題满分10分)求函数”罗+2*在约束条件= 10下的最大值和最小值.(18)(本题满分10分)(I )比较 Jjln r|(ln (1 + J ］”df 与［门 1“|也(n = 1,2,…) 的大小，说明理由；(11 )记 u. =|j In t|［ In (1 + «) J*dt(n = 1.2, — )，求极限 Hmu.. (19)(本題满分10分)设函数/U)在［0,3］上连续，在(0,3)内存在二阶导数•且2/(0)==/(2) +/(3).(I )证明存在 *(0,2),(D)证明存在^e(0f 3)>使厂(£)“•(20)(本题满分11分)■ b= 1 •已知线性方程组Ax^b 存在2个不 丄同的解.(I )求入0(U)求方程组Ax^b 的通解.(21)(本题满分11分)r0 -1 4\设A= -1 3 a ，正交矩阵0使得Q T AQ 为对角矩阵•若Q 的、4 a 0,第1列为当(1,2,1)丁,求d,Q ・(22) (本題満分11分〉设二维随机变的槪率密度为 /(%』)= Aef —',-ao <xV 《oo ,-oc <y< + oo , 求常数A 及条件概率密度/nx(ylx)・(23) (本题满分11分)箱中装有6个球,其中红、白、照球的个数分别为1,2,3个.现从箱 中胡机地取出2个球，记X 为取岀的红球个数，丫为取出的白球个数.(I )求随机变mX.Y)的概率分布丨 (u )求 c°v (x,y ).? 1设心0 A-1J 12010年考研真题数三试卷详解一选择题⑴峻黒G（1F）3］也牛匕肿+因此a・2,选C（2）根据己知有zij'4-》］P（x） = £（.x），2〉："+ji\p（x） =g（x） «于是将Z3\ + AV：和zxj - jUy2分别代入方程左边得(冷+ ”比)"+ XX)(x>'i + W:)=(久 +劝(乂)(砂-"比)"+ P(--V)(ZVI -“y J = (z-jLi)q(x)Am：为方程解= /+“=!., /.y l-J uy1为其次方程解=>A-t u = Q>解得（3）根据己知得gg = 0, g"（^）＜0o因此［他（0）］匚二广二0,故要想忑为f（g（Q）的极大值点, 只需［/@（功］［十v 0即可。
2010年考研数学二真题及答案一、填空题(本题共5小题,每小题3分,满分15分.把答案填在题中横线上.)(1) ．曲线33cos sin x ty t ⎧=⎪⎨=⎪⎩上对应于点6t π=点处的法线方程是＿＿＿＿＿＿. (2) ．设1tan1sinxy ex=⋅,则y '=＿＿＿＿＿＿.(3) ．1=⎰＿＿＿＿＿＿.(4) ．下列两个积分的大小关系是：312x e dx ---⎰＿＿＿＿＿＿ 312x e dx --⎰.(5) ．设函数1, ||1()0, ||1x f x x ≤⎧=⎨>⎩,则函数[()]f f x =＿＿＿＿＿＿.二、选择题(每小题3分,满分15分.每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求,把所选项前的字母填在题后的括号内.) (1) ．已知2lim 01x x ax b x →∞⎛⎫--= ⎪+⎝⎭,其中,a b是常数,则( )(A) ．1,1a b == (B) ．1,1a b =-= (C) ．1,1a b ==- (D) ．1,1a b =-=- (2) ．设函数()f x 在(,)-∞+∞上连续,则()d f x dx ⎡⎤⎣⎦⎰等于( )(A) ．()f x (B) ．()f x dx (C) ．()f x C + (D) ．()f x dx '(3) ．已知函数()f x 具有任意阶导数,且2()[()]f x f x '=,则当n 为大于2的正整数时,()f x的n 阶导数()()n f x 是 ( ) (A) ．1![()]n n f x + (B) ．1[()]n n f x + (C) ．2[()]n f x (D) ．2![()]n n f x (4) ．设()f x 是连续函数,且()()xe xF x f t dt -=⎰,则()F x '等于( )(A) ．()()x x e f e f x ---- (B) ．()()x x e f e f x ---+ (C) ．()()x x e f e f x --- (D) ．()()x x e f e f x --+(5) ．设(), 0()(0), 0f x x F x x f x ⎧≠⎪=⎨⎪=⎩,其中()f x 在0x =处可导,(0)0,(0)0f f '≠=,则0x =是()F x 的 ( ) (A) ．连续点 (B) ．第一类间断点(C) ．第二类间断点 (D) ．连续点或间断点不能由此确定三、(每小题5分,满分25分.) (1) ．已知lim()9xx x a x a→∞+=-,求常数a . (2) ．求由方程2()ln()y x x y x y -=--所确定的函数()y y x =的微分dy . (3) ．求曲线21(0)1y x x =>+的拐点. (4) ．计算2ln (1)xdx x -⎰.(5) ．求微分方程ln (ln )0x xdy y x dx +-=满足条件1x e y ==的特解. 四、(本题满分9分)在椭圆22221x y a b+=的第一象限部分上求一点P ,使该点处的切线、椭圆及两坐标轴所围图形面积为最小(其中0,0a b >>).五、(本题满分9分)证明：当0x >,有不等式1arctan 2x x π+>. 六、(本题满分9分)设1ln ()1xt f x dt t =+⎰,其中0x >,求1()()f x f x+.七、(本题满分9分)过点(1,0)P 作抛物线y =,该切线与上述抛物线及x 轴围成一平面图形,求此平面图形绕x 轴旋转一周所围成旋转体的体积.八、(本题满分9分)求微分方程44ax y y y e '''++=之通解,其中a 为实数.答案一、填空题(本题共5小题,每小题3分,满分15分.)(1)【答案】：18y x -= (2)【答案】：11tan tan 22211111secsin cos x x e e x x x x x ⎛⎫--⎛⎫⋅⋅⋅+⋅ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭ (3)【答案】：415(4)【答案】：> (5)【答案】：1二、选择题(每小题3分,满分15分.) (1)【答案】：C (2)【答案】：B (3)【答案】：A (4)【答案】：A (5)【答案】：B三、(每小题5分,满分25分.)(1)此题考查重要极限：1lim(1).xx e x→∞+=(1)lim()lim (1)xx x x x ax a x a x a x →∞→∞++=--()(1)lim (1)xa a x x a aa x a x⋅→∞⋅--+=-29a a a e e e -===, 得2ln 9a =ln 3a ⇒=. 或由 2222lim()lim 1x a xa a x ax a x x x a a e x a x a -⋅⋅-→∞→∞+⎛⎫=+= ⎪--⎝⎭,同理可得ln 3a =. (2)方程两边求微分,得2dy dx -ln()()()ln()x y d x y x y d x y =-⋅-+-⋅-()ln()()dx dydx dy x y x y x y-=--+--, 整理得 2ln()3ln()x y dy dx x y +-=+-.(3)对分式求导数,有公式2u u v uv v v '''-⎛⎫= ⎪⎝⎭,所以2222322(31),(1)(1)x x y y x x --'''==++, 令0y ''=得x =,y ''在此变号,即是x <时,0;y ''<x >时,0;y ''>故拐点为3)4. 本题利用第一个判别定理就足够判定所求点是否是拐点了. (4)由22(1)1(1)(1)(1)dx d x d x x x --==---有 2ln 1ln ()(1)1x dx xd x x=--⎰⎰ln 11()11x dx x x x -+--⎰分部法ln ln |1|1x xx C x=+-+-, C 为任意常数. 注：分部积分法的关键是要选好谁先进入积分号的问题,如果选择不当可能引起更繁杂的计算,最后甚至算不出结果来.在做题的时候应该好好总结,积累经验. (5)所给方程为一阶线性非齐次方程,其标准形式为11ln y y x x x'+=. 由于 ln |ln |dxx xe x ⎰=,两边乘以ln x 得ln (ln )x y x x'=. 积分得 ln ln xy x dx C x =+⎰, 通解为 ln 2ln x Cy x=+. 代入初始条件1x e y ==可得12C =,所求特解为ln 122ln x y x =+.四、(本题满分9分)对椭圆方程进行微分,有220xdx ydy a b +=22dy b xdx a y⇒=-.过曲线上已知点00(,)x y 的切线方程为00()y y k x x -=-,当0()y x '存在时,0()k y x '=.所以点(,)x y 处的切线方程为22()b xY y X x a y-=--,化简得到221xX yY a b +=.分别令0X =与0Y =,得切线在,x y 上的截距分别为22,a b x y；又由椭圆的面积计算公式ab π,其中,a b 为半长轴和半短轴,故所求面积为2211,(0,)24a b S ab x a x y π=⋅-∈.,a b 为常数,欲使得S 的最小,则应使得xy 最大；从而问题化为求u xy =(y 由椭圆方程所确定)当(0,)x a ∈时的最大值点.令,0u xy u xy y ''==+=,得y y x '=,再对22221x y a b+=两边求导得220x y y a b '+=,联合可得x =(唯一驻点),即在此点u xy =取得最大,S 取得最小值. 由于0lim ()lim ()x a x S x S x +→-→==+∞,所以()S x 在(0,)a 上存在最小值,x =必为最小点,所求P点为.五、(本题满分9分)证明不等式的一般方法是将表达式移到不等号的一边,令其为()f x ,另一边剩下0,再在给定区间内讨论()f x 的单调性即可证明原不等式.令1()arctan 2f x x x π=+-,则2211()0 (0)1f x x x x'=-<>+.因此,()f x 在 (0,)+∞上单调减；又有lim arctan 2x x π→+∞=,所以11lim ()lim ()lim 022x x x f x x x ππ→+∞→+∞→+∞=+-==, 故0x <<+∞时,()lim ()0x f x f x →+∞>=,所以原不等式得证.六、(本题满分9分)方法1：111ln ()1xtf dt xt =+⎰,由换元积分1t u =,21dt du u -=,1:1t x →⇒:1u x →； 所以 11111ln ln ()1(1)t uxx t uf dt du xtu u ===++⎰⎰.由区间相同的积分式的可加性,有1()()f x f x+=2111ln ln ln 1ln 1(1)2xx x t t t dt dt dt x t t t t +==++⎰⎰⎰.方法2：令1()()()F x f x f x=+,则21lnln 1ln ().111x xx F x x x x x-'=+⋅=++由牛顿-莱布尼兹公式,有1ln ()(1)xx F x F dx x -=⎰21ln 2x =, 而11ln (1)0x F dx x ==⎰,故211()()()ln 2F x f x f x x =+=. 七、(本题满分9分)先求得切线方程：对抛物线方程求导数,得y '=,过曲线上已知点00(,)x y 的切线方程为00()y y k x x -=-,当0'()y x 存在时,0'()k y x =所以点0(x 处的切线方程为0)y x x =-,此切线过点(1,0)P ,所以把点(1,0)P 代入切线方程得03x =,再03x =代入抛物线方程得01y =,1(3).2y '==由此,与抛物线相切于(3,1)斜率为12的切线方程为21x y -=.旋转体是由曲线(),y f x =直线21x y -=与x 轴所围成的平面图形绕x 轴旋转一周所形成的,求旋转体体积V ：方法1：曲线表成y 是x 的函数,V 是两个旋转体的体积之差,套用已有公式得3322121(1)4V x dx dx ππ=--⎰⎰333212111(1)(2)4326x x x πππ=⋅---=.方法2：曲线表成x 是y 的函数,并作水平分割,相应于[],y y dy +小横条的体积微元,如上图所示,22(2)(21),dV y y y dy π⎡⎤=+-+⎣⎦于是,旋转体体积 1322(2)V y y y dy π=-+⎰432112120432y y y π⎛⎫=-+ ⎪⎝⎭6π=.八、(本题满分9分)所给方程为常系数二阶线性非齐次方程,特征方程2440r r ++=的根为122r r ==-,原方程右端axx ee α=中的a α=.当2a α=≠-时,可设非齐次方程的特解axY Ae =,代入方程可得21(2)A a =+, 当2a α==-时,可设非齐次方程的特解2axY x Ae =,代入方程可得12A =, 所以通解为 2122() (2)(2)axxe y c c x ea a -=++≠-+, 22212() (2)2x xx e y c c x ea --=++=-.。
2010年全国硕士研究生入学统一考试数学二试题一、选择题(1~8小题,每小题4分,共32分.下列每题给出的四个选项中,只有一个选项符合题目要求的,请将所选项前的字母填在答题纸．．．指定位置上.) (1) 函数()f x =( )(A) 0. (B) 1. (C) 2. (D) 3. (2) 设12,y y 是一阶线性非齐次微分方程()()y p x y q x '+=的两个特解,若常数λμ，使12y y λμ+是该方程的解,12y y λμ-是该方程对应的齐次方程的解,则( )(A) 11,22λμ==. (B) 11,22λμ=-=-. (C) 21,33λμ==. (D) 22,33λμ==.(3) 曲线2y x =与曲线ln (0)y a x a =≠相切,则a = ( )(A) 4e. (B) 3e. (C) 2e. (D) e. (4) 设,m n 是正整数,则反常积分⎰的收敛性 ( )(A) 仅与m 的取值有关. (B) 仅与n 的取值有关.(C) 与,m n 取值都有关. (D) 与,m n 取值都无关. (5)设函数(,)z z x y =,由方程(,)0y zF x x=确定,其中F 为可微函数,且20F '≠,则z zxy x y∂∂+=∂∂( ) (A) x . (B) z . (C) x -. (D) z -.(6) ()()2211limn nn i j nn i n j →∞===++∑∑ ( ) (A)()()120111xdx dy x y ++⎰⎰. (B) ()()100111x dx dy x y ++⎰⎰. (C)()()11111dx dy x y ++⎰⎰. (D) ()1120111dx dy x y ++⎰⎰. (7) 设向量组12I:,,,r ααα 可由向量组12II:,,,s βββ 线性表示,下列命题正确的是( )(A) 若向量组I 线性无关,则r s ≤. (B) 若向量组I 线性相关,则r s >.(C) 若向量组II 线性无关,则r s ≤. (D) 若向量组II 线性相关,则r s >. (8) 设A 为4阶实对称矩阵,且2A A O +=,若A 的秩为3,则A 相似于 ( )(A) 1110⎛⎫ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭. (B) 1110⎛⎫ ⎪⎪ ⎪- ⎪⎝⎭. (C) 1110⎛⎫ ⎪- ⎪ ⎪- ⎪⎝⎭. (D) 1110-⎛⎫⎪- ⎪ ⎪- ⎪⎝⎭. 二、填空题(9~14小题,每小题4分,共24分.请将答案写在答题纸．．．指定位置上.) (9) 3阶常系数线性齐次微分方程220y y y y ''''''-+-=的通解为y = .(10) 曲线3221x y x =+的渐近线方程为 .(11) 函数()ln 120y x x =-=在处的n 阶导数()()0n y= .(12) 当0θπ≤≤时,对数螺线r e θ=的弧长为 .(13) 已知一个长方形的长l 以2cm/s 的速率增加,宽w 以3cm/s 的速率增加.则当cm 12l = ,cm 5w =时,它的对角线增加的速率为 .(14)设,A B 为3阶矩阵,且132,2A B A B -==+=，,则1A B -+= . 三、解答题(15~23小题,共94分.请将解答写在答题纸．．．指定位置上.解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤.)(15)(本题满分11分)求函数2221()()x t f x x t e d -=-⎰的单调区间与极值.(16)(本题满分10分)( I ) 比较()1ln ln 1nt t dt +⎡⎤⎣⎦⎰与10ln nt t dt ⎰()1,2,n = 的大小,说明理由；( II ) 记()1ln ln 1nn u t t dt =+⎡⎤⎣⎦⎰()1,2,n = ,求极限lim n n u →∞. (17)(本题满分10分)设函数()y f x =由参数方程22,(1)()x t t t y t ψ⎧=+>-⎨=⎩所确定,其中()t ψ具有2阶导数,且5(1)(1) 6.2ψψ'==，已知223,4(1)d y dx t =+求函数()t ψ.(18)(本题满分10分)一个高为l 的柱体形贮油罐,底面是长轴为2a ,短轴为2b 的椭圆.现将贮油罐平放,当油罐中油面高度为32b 时(如图),计算油的质量.(长度单位为m,质量单位为kg,油的密度为常数ρkg/m 3)(19) (本题满分11分)设函数(,)u f x y =具有二阶连续偏导数,且满足等式2222241250u u ux x y y ∂∂∂++=∂∂∂∂,确定a ,b 的值,使等式在变换,x ay x by ξη=+=+下化简为20uξη∂=∂∂.(20)(本题满分10分) 计算二重积分2 sin DI r θ=⎰⎰,其中(),|0s e c ,04D rr πθθθ⎧⎫=≤≤≤≤⎨⎬⎩⎭. (21) (本题满分10分)设函数()f x 在闭区间[]0,1上连续,在开区间()0,1内可导,且(0)0f =,1(1)3f =,证明：存在1(0,)2ξ∈,1(,1)2η∈,使得22()()=.f f ξηξη''++(22)(本题满分11分)设110111a A b λλλ ⎛⎫⎛⎫ ⎪ ⎪= - 0= ⎪ ⎪ ⎪ ⎪1 1 ⎝⎭⎝⎭，,已知线性方程组Ax b =存在两个不同的解．( I ) 求λ,a ;( II ) 求方程组Ax b =的通解. (23)(本题满分11 分)设0141340A a a -⎛⎫ ⎪=- ⎪ ⎪⎝⎭,正交矩阵Q 使得TQ A Q 为对角矩阵,若Q 的第1列为2,1)T ,求,a Q .2010年全国硕士研究生入学统一考试数学二试题参考答案一、选择题(1)【答案】 (B).【解析】因为()f x =0,1x =±,又因为0lim ()lim x x x f x →→→=,其中00lim 1,lim 1x x +-→→===-,所以0x =为跳跃间断点.显然1lim ()2x f x →==,所以1x =为连续点.而1lim ()limx x f x →-→-==∞,所以1x =-为无穷间断点,故答案选择B.(2)【答案】 (A)．【解析】因12y y λμ-是()0y P x y '+=的解,故()()()12120y y P x y y λμλμ'-+-=,所以()1122()0y P x y y p x y λμ⎡⎤⎡⎤''+-+=⎣⎦⎣⎦,而由已知 ()()()()1122,y P x y q x y P x y q x ''+=+=,所以()()0q x λμ-=, ① 又由于一阶次微分方程()()y p x y q x '+=是非齐的,由此可知()0q x ≠,所以0λμ-=．由于12y y λμ+是非齐次微分方程()()y P x y q x '+=的解,所以()()()()1212y y P x y y q x λμλμ'+++=,整理得 ()()()1122y P x y y P x y q x λμ⎡⎤⎡⎤''+++=⎣⎦⎣⎦,即 ()()()q x q x λμ+=,由()0q x ≠可知1λμ+=, ②由①②求解得12λμ==,故应选(A)． (3)【答案】 (C).【解析】因为曲线2y x =与曲线ln (0)y a x a =≠相切,所以在切点处两个曲线的斜率相同,所以2a x x =,即(0)x x =>.又因为两个曲线在切点的坐标是相同的,所以在2y x =上,当x =2a y =；在ln y a x =上,x =, ln 22a a y a ==.所以ln 222a a a= .从而解得2a e =.故答案选择(C). (4)【答案】 (D).【解析】0x =与1x =都是瑕点.应分成dx dx =+⎰,用比较判别法的极限形式,对于,由于1210[ln (1lim 11mnx n mx xx+→--=.显然,当1201n m<-<,则该反常积分收敛. 当120n m -≤,1210[ln (1)]lim mx nx x+→-存在,此时实际上不是反常积分,故收敛.故不论,m n 是什么正整数,总收敛.对于,取01δ<<,不论,m n 是什么正整数,1211211[ln (1)]lim lim ln (1)(1)01(1)mnmx x x xx x x δδ--→→-=--=-,所以收敛,故选(D).(5) 【答案】 (B).【解析】122212122221x z y z y zF F F F F yF zF zx x x x x F F xF F x⎛⎫⎛⎫''''-+-⋅+⋅ ⎪ ⎪'''+∂⎝⎭⎝⎭=-=-==∂''''⋅, 112211y z F F F z x y F F F x'⋅''∂=-=-=-∂'''⋅, 1212222yF zF yF F z z z x y z x y F F F ''''+⋅∂∂+=-==∂∂'''． (6) 【答案】 (D). 【解析】()()222211111()nnnn i j i j n nn i n j n i n j =====++++∑∑∑∑22111()()n n j i n n j n i ===++∑∑ 12220211111lim lim ,11()nn n n j j n dy j n jn y n→∞→∞====+++∑∑⎰ 1011111lim lim ,11()nn n n i i n dx i n i n x n→∞→∞====+++∑∑⎰()()2222111111lim lim()()n nn nn n i j j i n n j n i n i n j →∞→∞=====++++∑∑∑∑ 221(lim )nn j n n j→∞==+∑1(lim )nn i nn i →∞=+∑ 1120011()()11dx dy x y =++⎰⎰()()11200111dx dy x y =++⎰⎰. (7) 【答案】 (A)．【解析】由于向量组I 能由向量组II 线性表示,所以(I)(II)r r ≤,即11(,,)(,,)r s r r s ααββ≤≤若向量组I 线性无关,则1(,,)r r r αα= ,所以11(,,)(,,)r s r r r s ααββ=≤≤ ,即r s ≤,选(A).(8) 【答案】 (D).【解析】：设λ为A 的特征值,由于2A A O +=,所以20λλ+=,即(1)0λλ+=,这样A 的特征值只能为-1或0. 由于A 为实对称矩阵,故A 可相似对角化,即A Λ ,()()3r A r =Λ=,因此,1110-⎛⎫ ⎪- ⎪Λ= ⎪- ⎪⎝⎭,即1110A -⎛⎫ ⎪- ⎪Λ= ⎪- ⎪⎝⎭. 二、填空题(9)【答案】2123cos sin x y C e C x C x =++.【解析】该常系数线性齐次微分方程的特征方程为 32220λλλ-+-=,因式分解得()()()()2222210λλλλλ-+-=-+=,解得特征根为2,i λλ==±,所以通解为 2123cos sin x y C e C x C x =++. (10) 【答案】2y x =.【解析】因为3221lim 2x x x x→∞+=,所以函数存在斜渐近线,又因为 333222222lim 2lim 011x x x x x xx x x →∞→∞---==++,所以斜渐近线方程为2y x =. (11)【答案】()21!nn -⋅-.【解析】由高阶导数公式可知()ln (1)n x +1(1)!(1)(1)n nn x --=-+, 所以 ()()()1(1)!(1)!ln12(1)22(12)(12)n n n n n nn n x x x ----=-⋅-=---, 即()(1)!(0)22(1)!(120)n nn nn yn -=-=---⋅. (12))1e π-.【解析】因为 0θπ≤≤,所以对数螺线r e θ=的极坐标弧长公式为πθ⎰=0e d πθθ⎰)1e π-.(13)【答案】3cm/s .【解析】设(),()l x t w y t ==,由题意知,在0t t =时刻00()12,()5x t y t ==,且0()2,x t '=0()3y t '=,设该对角线长为()S t ,则 ()S t =,所以()S t '=所以0()3S t '===.(14)【答案】3.【解析】由于1111()()A A B B E AB B B A ----+=+=+,所以11111()A B A A B B A A B B -----+=+=+因为2B =,所以1112BB--==,因此 11113232A B A A B B ---+=+=⨯⨯=. 三、解答题(15)【解析】因为22222222111()()x x x t t t f x x t e dt xe dt te dt ---=-=-⎰⎰⎰,所以2224423311()2222x x t x x t f x x e dt x ex ex e dt----'=+-=⎰⎰,令()0f x '=,则0,1x x ==±.又22421()24x t x f x e dt x e --''=+⎰,则21(0)20t f e dt -''=<⎰,所以2211111(0)(0)(1)22t t f t e dt e e ---=-=-=-⎰是极大值.而1(1)40f e -''±=>,所以(1)0f ±=为极小值.又因为当1x ≥时,()0f x '>；01x ≤<时,()0f x '<；10x -≤<时,()0f x '>；1x <-时,()0f x '<,所以()f x 的单调递减区间为(,1)(0,1)-∞- ,()f x 的单调递增区间为(1,0)(1,)-+∞ .(16) 【解析】 (I)当01x <<时0ln(1)x x <+<,故[]ln(1)nnt t +<,所以[]ln ln(1)ln nn t t t t +<,则[]11ln ln(1)ln nn t t dt t t dt +<⎰⎰()1,2,n = .(II)()111101ln ln ln 1n n n t t dt t t dt td t n +=-⋅=-+⎰⎰⎰ ()211n =+,故由()1210ln 1n n u t t dt n <<=+⎰,根据夹逼定理得()210lim lim01n n n u n →∞→∞≤≤=+,所以lim 0n n u →∞=.(17)【解析】根据题意得(),22dy t dy dt dxdx t dtψ'==+()()()()()()222222222232241t d t t t t t d y dt dx dx t t dtψψψ'⎛⎫ ⎪'''+-+⎝⎭+===++ 即()()()()222261t t t t ψψ'''+-=+,整理有()()()()2131t t t t ψψ'''+-=+,解()()()()()31151,162t t t t ψψψψ'⎧''-=+⎪⎪+⎨⎪'==⎪⎩,令()y t ψ'=,即()1311y y t t '-=++. 所以()()()11113113dt dt t t y e t e dt C t t C -++⎛⎫⎰⎰=++=++ ⎪⎝⎭⎰,1t >-.因为()()116y ψ'==,所以0C =,故()31y t t =+,即()()31t t t ψ'=+,故()()2313312t t t dt t t C ψ=+=++⎰． 又由()512ψ=,所以10C =,故()233,(1)2t t t t ψ=+>-.(18)【解析】油罐放平,截面如图建立坐标系之后,边界椭圆的方程为：22221x y a b+= 阴影部分的面积2222bbba S xdyb --==⎰⎰ 令sin ,y b t y b ==-时;22b t y π=-=时6t π=. 266221122cos 2(cos 2)(223S ab tdt ab t dt ab πππππ--==+=⎰⎰所以油的质量2(3m abl πρ=.(19)【解析】由复合函数链式法则得u u u u ux x y x ξηξξη∂∂∂∂∂∂∂=⋅+⋅=+∂∂∂∂∂∂∂, u u u u ua b y y y ξηξηξη∂∂∂∂∂∂∂=⋅+=⋅+⋅∂∂∂∂∂∂∂, 22222222u u u u u u u x x x x x xξηηηξηξξηηξη⎛⎫∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂=+=⋅+⋅+⋅+⋅ ⎪∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂⎝⎭ 222222,u u uξηξη∂∂∂=++∂∂∂∂ 2222222u u u u u u u x y y y y y yξηηηξηξξηηξη⎛⎫∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂=+=⋅+⋅+⋅+⋅ ⎪∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂⎝⎭ 22222(),u u ua b a b ξηξη∂∂∂=+++∂∂∂∂ 22222222()()u u u u u u ua b a a b b a a y y ξηξξηηξη⎛⎫∂∂∂∂∂∂∂∂=+=+++ ⎪∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂⎝⎭ 22222222,u u u a b ab ξηξη∂∂∂=++∂∂∂∂ 故222224125u u ux x y y∂∂∂++∂∂∂∂[]2222222(5124)(5124)12()1080,u u u a a b b a b ab ξηξη∂∂∂=+++++++++=∂∂∂∂所以 22512405124012()1080a a b b a b ab ⎧++=⎪++=⎨⎪+++≠ ⎩,则25a =-或2-,25b =-或2-.又因为当(,)a b 为22(2,2),(,)55----时方程(3)不满足,所以当(,)a b 为2(,2)5-- ,2(2,)5--满足题意.(20)【解析】2sin DI rθ=⎰⎰sin Dr rdrdθ=⎰⎰D=⎰⎰100xdx =⎰⎰()312201113x dx ⎡⎤=--⎢⎥⎣⎦⎰ ()311220011133dx x dx =--⎰⎰20113cos 43316d πθθπ=-=-⎰.(21)【解析】令()()313F x f x x =-,对于()F x 在10,2⎡⎤⎢⎥⎣⎦上利用拉格朗日中值定理,得存在10,,2ξ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭使得()()11022F F F ξ⎛⎫'-= ⎪⎝⎭．对于()F x 在1,12⎡⎤⎢⎥⎣⎦上利用拉格朗日中值定理,得存在1,1,2η⎛⎫∈ ⎪⎝⎭使得()()11122F F F η⎛⎫'-= ⎪⎝⎭,两式相加得 ()()22f f ξηξη''+=+.所以存在110,,,122ξη⎛⎫⎛⎫∈∈ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭,使()()22f f ξηξη''+=+. (22) 【解析】因为方程组有两个不同的解,所以可以判断方程组增广矩阵的秩小于3,进而可以通过秩的关系求解方程组中未知参数,有以下两种方法.方法1：( I )已知Ax b =有2个不同的解,故()()3r A r A =<,对增广矩阵进行初等行变换,得111110101010111111a A a λλλλλλ⎛⎫⎛⎫⎪⎪=-→- ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭22111111010101010110011a a λλλλλλλλλ⎛⎫⎛⎫⎪⎪→-→- ⎪ ⎪ ⎪ ⎪-----+⎝⎭⎝⎭当1λ=时,11111111000100010000000A a ⎛⎫⎛⎫ ⎪ ⎪→→ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,此时,()()r A r A ≠,故Ax b =无解(舍去)．当1λ=-时,111102010002A a -⎛⎫ ⎪→- ⎪ ⎪+⎝⎭,由于()()3r A r A =<,所以2a =-,故1λ=- ,2a =-. 方法2：已知Ax b =有2个不同的解,故()()3r A r A =<,因此0A =,即211010(1)(1)011A λλλλλ=-=-+=,知1λ=或-1.当1λ=时,()1()2r A r A =≠=,此时,Ax b =无解,因此1λ=-.由()()r A r A =,得2a =-.( II ) 对增广矩阵做初等行变换31012111211121020102010102111100000000A ⎛⎫- ⎪----⎛⎫⎛⎫ ⎪⎪ ⎪⎪=-→-→-⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪- ⎪⎝⎭⎝⎭ ⎪ ⎪⎝⎭可知原方程组等价为1323212x x x ⎧-=⎪⎪⎨⎪=-⎪⎩,写成向量的形式,即123332110210x x x x ⎛⎫⎪⎛⎫⎛⎫ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪=+- ⎪ ⎪ ⎪⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭ ⎪ ⎪⎝⎭.因此Ax b =的通解为32110210x k ⎛⎫⎪⎛⎫ ⎪⎪⎪=+- ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭ ⎪ ⎪⎝⎭,其中k 为任意常数.(23)【解析】由于0141340A a a -⎛⎫⎪=- ⎪ ⎪⎝⎭,存在正交矩阵Q ,使得TQ AQ 为对角阵,且Q 的第一T,故A对应于1λ的特征向量为12,1)Tξ=.根据特征值和特征向量的定义,有1Aλ=,即10141113224011aaλ-⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎪⎪ ⎪-=⎪⎪ ⎪⎪⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭,由此可得11,2aλ=-=.故014131410A-⎛⎫⎪=--⎪⎪-⎝⎭.由14131(4)(2)(5)041E Aλλλλλλλ--=-=+--=-,可得A的特征值为1232,4,5λλλ==-=.由2()0E A xλ-=,即1234141710414xxx--⎛⎫⎛⎫⎪⎪-=⎪⎪⎪ ⎪--⎝⎭⎝⎭,可解得对应于24λ=-的线性无关的特征向量为2(1,0,1)Tξ=-.由3()0E A xλ-=,即1235141210415xxx-⎛⎫⎛⎫⎪⎪=⎪⎪⎪ ⎪-⎝⎭⎝⎭,可解得对应于35λ=的特征向量为3(1,1,1)Tξ=-.由于A为实对称矩阵,123,,ξξξ为对应于不同特征值的特征向量,所以123,,ξξξ相互正交,只需单位化：312123123,1,0,1),1,1)T T Tξξξηηηξξξ====-==-,取()123,,0Qηηη⎫⎪⎪==⎪⎪⎭,则245TQ AQ⎛⎫⎪=Λ=-⎪⎪⎝⎭.。
