15-16-1《数学分析(一)》下半期测试试卷参考答案
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1淮 海 工 学 院15 – 16 学年 第 1 学期 数学分析(一)下半期测试试卷参考答案1、验证拉格朗日中值定理对函数()ln f x x =在区间[]1,e 上的正确性: (填正确或不正确),若正确,则ξ=解 因为()ln f x x =在区间[]1,e 上可导(且连续),所以拉格朗日中值定理对函数()ln f x x =在区间[]1,e 上是正确的。
由中值公式得()(1)'()(1),f e ff e ξ-=-即11(1),e ξ=-故 1.e ξ=-2、函数ln y x x =的严格递增区间为解 令'ln 10y x =+≥得1.x e≥故函数ln y x x =的严格递增区间为1[,).e+∞ 3、曲线321y x x =-+在其拐点处的切线方程为解 因2'32,y x =-''6,y x =所以''(0)0,y =易判断(0,(0))(0,1)y =是曲线的拐点。
因'(0)2,y =-故所求切线方程为2 1.y x =-+4、已知2f x x C =+⎰,则()f x = 解 在2f x x C =+⎰两边求导得2.f x =,t =得21,x t =故22(),f t t =即22().f x x= 5、31dx x x +⎰= ()21l n l n 12x x C -++. 解 原式222(1)d (1)x x x x x +-=+⎰21d d 1x x x x x =-+⎰⎰2211d(1)d 21x x x x +=-+⎰⎰ ()21ln ln 12x x C =-++ .二、基本题(共5个小题,每小题7分,共35分)1.0lim x →(1csc 1x x e --).解 原式01sin limsin (1)x x x e xx e →--=-201sin lim x x e x x →--='0cos lim 2x L Hx e xx→-= '0sin lim2x L Hx e x →+=12=. 2、求曲线2(3)4(1)x y x -=-的所有渐近线。
解 因为211(3)lim lim ,4(1)x x x y x →→-==∞-所以直线1x =是曲线的垂直渐近线。
2又因为 2(3)1l i m l i m ,4(1)4x x y x k x x x →∞→∞-===- 2(3)595lim()lim lim .4(1)44(1)4x x x x x x b y kx x x →∞→∞→∞⎛⎫--+=-=-==- ⎪--⎝⎭所以直线1544y x =-是曲线的斜渐近线。
3、求函数4225y x x =-+在区间[]0,2上的最大值和最小值。
解 令3'444(1)(1)0y x x x x x =-=-+=得函数在(0,2)内有一个驻点1.x =因为(0)5, (1)4, (2y y y ===所以函数在[]0,2上的最大值(2)13,M y ==最小值(1) 4.m y ==4、求不定积分()3d 1xx x +⎰.解 原式3(1)1d (1)x x x +-=+⎰()23(1)d(1)1d(1)x x x x --=++-++⎰⎰()()121112x x C --=-++++ . 5、求不定积分arctan d .x x x ⎰解 2222111arctan d arctan d()arctan d 2221x x x x x x x x x x==-+⎰⎰⎰ 22211(1)1arctan d 221x x x x x +-=-+⎰ 2111arctan arctan 222x x x x C =-++ 211(1)arctan .22x x x C =+-+ 三、证明题(8分)证明:当0x >时,()2ln 1.2x x x -<+证 令()2()ln 1,2x f x x x =+-+则()f x 在[0,)+∞上连续,在(0,)+∞内可导,且21'()10 (0),11x f x x x x x=-+=>>++所以()f x 在[0,)+∞上严格单调增。
于是当0x >时,有()(0)0,f x f >=即 ()2ln 1.2x x x -<+四、应用题(8分)如图,有三个生活小区(均可看成点)分别位于,,A B C 三点处, AB AC =,A 到线段BC 的距离40AO =,27ABO π∠=(参考数据: 2tan 7π=). 今计划建一个生活垃圾中转站P ,为方便运输, P 准备建在线段AO (不含端点)上. 设2(0,)7PBO απ∠=∈,试将P 到三个小区的距离之和y 表示为α的函数,并确定当α取何值时,可使y 最小?解tan ABO BO AO =∠=cos ,PC BP BO αα===tan ,PO BO αα==2()y BP AO PO ∴=+-40=+2(0,).7απ∈3易求得'y =,令'0y =,即1sin 2α=,得2(0,)7π内惟一驻点6πα=.因为该问题的最小值必存在,故当6πα=时,可使y 最小.五、计算题(8分)设()f x 的一个原函数为ln xx,求'(2)d xf x x ⎰. 解 依题意可得 2l n 1l n l n()()',().x x x f x f x x C x x x-===+⎰ d 故 ()111'(2)d d (2)(2)(2)d 222xf x x x f x xf x f x x ==-⎰⎰⎰11(2)(2)d(2)24xf x f x x =-⎰211ln(2)1ln(2)2(2)42x x x C x x -=⋅-⋅+ 12ln(2).8x C x-=+六、综合题(本题共2个小题,考生任选一题做,满分8分。
若两题全做,则按得分最高的计分)1. 讨论方程326930x x x -+-=的实根个数,并指出每个根所在的区间。
解 令()32693f x x x x =-+-,则()()()2'3129313f x x x x x =-+=--,令()'0f x =,得驻点1,3x x ==.列表讨论如下:可见该函数在1x =处取极大值11f =,在3x =处取得极小值3 3.f =- 因为lim (),x f x →-∞=-∞()110,f =>()330,f =-<lim (),x f x →+∞=+∞所以由零点定理(也叫方程根的存在性定理)和函数的单调性知,方程有三个实根,分别在区间(,1) (1,3) (3,)-∞+∞、、内。
2. 设1'(ln ),1f x x=+且(0)0,f =求().f x 解 令ln ,x t =则由1'(ln )1f x x =+得1'(),1tf t e =+这样 1(1)d(1)()d d ln(1),111x x x xx x x e e e f x x x x x e C e e e+-+===-=-+++++⎰⎰⎰ 由(0)0f =可得ln 2,C =故2()ln.1xf x x e =++ 七、证明题(本题共2个小题,考生任选一题做,满分8分。
若两题全做,则按得分最高的计分)1. 设)(x f 在[,]a b 上连续,在(,)a b 内可导,证明:至少存在一(,)a b ξ∈,使得()()()'().bf b af a f f b aξξξ-=+-证 令()(),x xf x ϕ=则由题设条件易知,()x ϕ在[,]a b 上连续,在(,)a b 内可导,这样由拉格朗日中值定理得,至少存在一(,)a b ξ∈,使得4()()'(),b a b aϕϕϕξ-=-因为'()()'(),x f x xf x ϕ=+故上式即()()()'().bf b af a f f b aξξξ-=+-2. 设)(x f 在]2,1[上连续,在)2,1(内可导,且,0)2()1(==f f 证明:至少存在一)2,1(∈ξ,使得.0)(')(3=⋅+ξξξf f证 令3()(),x x f x ϕ=则由题设条件易知,()x ϕ在]2,1[上连续,在)2,1(内可导,且(1)(2)0,ϕϕ==这样由罗尔日中值定理得,至少存在一(1,2)ξ∈,使得'()0,ϕξ=因为23'()3()'(),x x f x x f x ϕ=+故上式即233()'()0,f f ξξξξ+⋅=又因1,ξ>所以.0)(')(3=⋅+ξξξf f。