数学分析试题库--计算题、解答题--答案
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2024年全国硕士研究生招生考试业务课试题一、计算题(1-6每题10分,7-8每题15分,共90分).220231lim .(1)x x x x e e x e →---- 2.20232023202320241lim(12).n n n→∞+++3.3x .4.设,a b为常数且20 1.xx a →>=求a 和b . 5.求函数(,,)22f x y z x y z =-+在约束条件2221x y z ++=下的最值。
6.判断2222(2)d (2)d x xy y x x xy y y +-+--的原函数是否存在,说明理由。
若存在,求出它的一个原函数。
7.作适当变换,计算d d y x yDex y +⎰⎰,这里{(,)1,0,0}D x y x y x y =+≤≥≥∣. 8.计算2d (1)SSx y ++⎰⎰,其中S 为平面1x y z ++=在第一卦限部分。
二、证明题(9-11每题10分,12-13每题15分,共60分)9.设数列{}n a满足111,1).n a a n +==≥证明数列{}n a 收敛,并求lim .n n a →∞10.利用函数的凹凸性证明不等式ln ln ()ln(0,0).2x yx x y y x y x y ++≥+>> 11.求证:当0y >时,21sin d 1xy e x x y +∞-=+⎰. 12.设函数()f x 定义在区间I 上。
试证()f x 在I 上一致连续的充要条件为:对任何数列{}{},,n n x y I ⊂若lim()0,n n n x y →∞-=则[]lim ()()0.n n n f x f y →∞-= 13.设211(),[1,1]ln(1)n n f x x x n n ∞==∈-+∑.求证: 1)()f x 在[1,1]-上连续; 2)()f x 在1x =-处可导。
2024年全国硕士研究生招生考试业务课试题-高代 一、填空题(每题6分,共30分)1.设3阶实矩阵22332,,3A B αβγγγγ⎛⎫⎛⎫ ⎪ ⎪== ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭其中23,,,αβγγ均为3维行向量,且||18,||2A B ==,则||A B -=2.设λ是A 的特征值,则1P AP -的特征值是。
WORD 格式整理2014 ---2015 学年度第二学期 《数学分析 2》A 试卷学院 班级学号(后两位)姓名题号一二三四五六七八总分核分人得分一. 判断题(每小题 3 分,共 21 分)( 正确者后面括号内打对勾,否则打叉 )1.若 f x 在 a,b 连续,则 f x 在 a,b 上的不定积分 f x dx 可表为x af t dt C ( ).2. 若 f x ,g x 为连续函数,则 f x g x dx f x dx g x dx ( ).3. 若f x dx 绝对收敛,g x dx 条件收敛,则 [ f x g x ]dx 必aaa然条件收敛().4. 若f x dx 收敛,则必有级数f n 收敛( ) 1n 15. 若 f n 与 g n 均在区间 I 上内闭一致收敛,则 f ng n 也在区间 I上内闭一致收敛().6. 若数项级数a 条件收敛,则一定可以经过适当的重排使其发散 n n 1于正无穷大( ).7. 任何幂级数在其收敛区间上存在任意阶导数, 并且逐项求导后得到的新幂级数收敛半径与收敛域与原幂级数相同().专业资料值得拥有WORD 格式整理二. 单项选择题(每小题 3 分,共 15 分)8.若 f x 在 a,b 上可积,则下限函数axf x dx 在 a,b 上()A.不连续B. 连续C. 可微D. 不能确定9.若g x 在 a,b 上可积,而f x 在 a,b 上仅有有限个点处与g x 不相等,则()A. f x 在 a,b 上一定不可积;B. f x 在 a,b 上一定可积, 但是babf x dxg x dx;aC. f x 在 a,b 上一定可积,并且babf x dxg x dx;aD. f x 在 a,b 上的可积性不能确定 .10.级数n1 1 12nn 1nA. 发散B. 绝对收敛C. 条件收敛D. 不确定11.设u n 为任一项级数,则下列说法正确的是()uA. 若lim u n 0 ,则级数nn一定收敛;un 1B. 若lim 1,则级数u n 一定收敛;n unun 1C. 若N,当n N时有,1,则级数u n 一定收敛;un专业资料值得拥有WORD 格式整理u n 1D. 若 N,当nN 时有, 1,则级数u n 一定发散;u n12. 关于幂级数na n x 的说法正确的是()A. na n x 在收敛区间上各点是绝对收敛的; B. na n x 在收敛域上各点是绝对收敛的;C. na n x 的和函数在收敛域上各点存在各阶导数;D.na n x 在收敛域上是绝对并且一致收敛的;三. 计算与求值(每小题 5 分,共 10分)1 1.lim nnnn 1 n 2nn专业资料值得拥有WORD 格式整理ln sin x13.dx2cos x四. 判断敛散性(每小题 5 分,共 15 分)3 x 12.dx0 1 2x x专业资料值得拥有14.n1 n! n n15.n 1nn1 2nn 1 2专业资料值得拥有五. 判别在数集D上的一致收敛性(每小题 5 分,共 10 分)sin nx16.f n , 1,2 , ,x n Dn专业资料值得拥有WORD 格式整理2n17. D , 2 2,nx六.已知一圆柱体的的半径为R,经过圆柱下底圆直径线并保持与底圆面30 角向斜上方切割,求从圆柱体上切下的这块立体的体积。
(二十一)数学分析期终考试题一 叙述题:(每小题5分,共15分) 1 开集和闭集2 函数项级数的逐项求导定理3 Riemann 可积的充分必要条件 二 计算题:(每小题7分,共35分)1、⎰-9131dx x x2、求)0()(222b a b b y x ≤<=-+绕x 轴旋转而成的几何体的体积3、求幂级数n n n x n ∑∞=+12)11(的收敛半径和收敛域4、11lim 22220-+++→→y x y x y x5、22),,(yz xy x z y x f ++=,l 为从点P 0(2,-1,2)到点(-1,1,2)的方向, 求f l (P 0) 三 讨论与验证题:(每小题10分,共30分)1、已知⎪⎩⎪⎨⎧==≠+++=0,0001sin )(),(222222y x y x y x y x y x f ,验证函数的偏导数在原点不连续,但它在该点可微2、讨论级数∑∞=-+12211ln n n n 的敛散性。
3、讨论函数项级数]1,1[)1(11-∈+-∑∞=+x n x n x n n n 的一致收敛性。
四 证明题:(每小题10分,共20分)1 若⎰+∞adx x f )(收敛,且f (x )在[a ,+∞)上一致连续函数,则有0)(lim =+∞→x f x2 设二元函数),(y x f 在开集2R D ⊂内对于变量x 是连续的,对于变量y 满足Lipschitz 条件:''''''),(),(y y L y x f y x f -≤-其中L D y x y x ,),(),,('''∈为常数证明),(y x f 在D 内连续。
参考答案一、1、若集合S 中的每个点都是它的内点,则称集合S 为开集;若集合S 中包含了它的所有的聚点,则称集合S 为闭集。
2 设函数项级数∑∞=1)(n n x u 满足(1)),2,1)(( =n x u n 在[a ,b]连续可导a)∑∞=1)(n nx u在[a ,b]点态收敛于)(x Sb)∑∞=1')(n x un在[a ,b]一致收敛于)(x σ则)(x S =∑∞=1)(n n x u 在[a ,b] 可导,且∑∑∞=∞==11)()(n n n n x u dxdx u dx d3、有界函数)(x f 在[a ,b]上可积的充分必要条件是,对于任意分法,当0)(max 1→∆=≤≤i ni x λ时Darboux 大和与Darboux 小和的极限相等二、1、令31x t -=(2分)7468)1(31233913-=--=-⎰⎰-dt t t dx x x (5分) 2、222221,x a b y x a b y --=-+=,(2分)所求的体积为:b a dx y y aa 2222212)(ππ=-⎰-(5分) 3、解:由于e n n n n n n nn 1])111(1))111()11(lim[(11=++⨯+++++∞→收敛半径为e 1(4分),当e x 1=时,)(01)1()1()11(2∞→≠→±+n e n n n n ,所以收敛域为)1,1(ee - (3分)4、2)11(lim )11)(11()11)((lim11lim2200222222220222200=+++=+++-++++++=-+++→→→→→→y x y x y x y x y x y x y x y x y x y x (7分)5、解: 设极坐标方程为4)2,1,2(.0)2,1,2(,2)2,1,2(-=-=-=-z y x f f f (4分)136)2,1,2(=-l f (3分)三、1、解、⎪⎩⎪⎨⎧=+≠+++-+=000)1c o s 11(s i n 22222222222y x y x yx y x y x x f x (4分)由于22221c o s 1yx y x ++当趋于(0,0)无极限。
浙江师范大学《数学分析》试题答案与评分参考)一、 (21%)计算题(每小题7分,共21分)1. 求1lim(sin 2cos )xx x x →+解 因00sin 2cos 12cos 2sin limlim 21x x x x x xx →→+--==, (3分)故 原式1sin 2cos 1sin 2cos 10lim(1sin 2cos 1)x x x x xx x x +-+-→=++-=2e (7分)2. 求120ln(1)d (2)x x x +-⎰解 11200ln(1)l d ln(1)d (2)2x x x x x +=+--⎰⎰1100ln(1)l d 2(1)(2)x x x x x +⎡⎤=-⎢⎥-+-⎣⎦⎰ 101l ln 2()d 12x x x =-++-⎰[]10ln 2ln(1)ln(2)x x =-+--1ln 23=3. 求d sin 22sin xx x +⎰解 令cos x u =,则2d sin d sin 22sin (1cos )sin x x x x x x x =++⎰⎰2d cos (1cos )(1cos )xx x =++⎰2d (1)(1)u u u =++⎰21111d 811(1)u u u u ⎛⎫=++ ⎪-++⎝⎭⎰12ln 1ln 181u u C u ⎡⎤=--+++⎢⎥+⎣⎦ 12ln(1cos )ln(1cos )81cos x x C x ⎡⎤=--+++⎢⎥+⎣⎦ (7分)二、 (40%)证明题(每小题8分,共40分)1、 设函数()f x 在[0,2]上连续,在(0,2)可导,且21()d (0)f x x f =⎰证明存在一点(0,2)c ∈,使()0f c '=.证 由积分中值定理,存在()1,2ξ∈使21()d ()f x x f ξ=⎰(3分)再由21()d (0)f x x f =⎰知()(0)f f ξ=,因函数()f x 在[0,]ξ上连续,在(0,)ξ可导且()(0)f f ξ=,故由洛尔定理知,存在一点(0,2)c ∈,使()0f c '= (8分)2、 设()0f x ''<,(0)0f =,证明对任何10x >,20x >,有1212()()()f x x f x f x +≤+证法1 设22()()()()g x f x x f x f x =+--,则 (0)(0)0g f =-=, 3分)2()()()g x f x x f x '''=+-,因()0f x ''<,故()f x '单调减少,从而由20x >知2x x x +>,2()()f x x f x ''+<,即2()()()0g x f x x f x '''=+-<, 因此22()()()()g x f x x f x f x =+--单调减少.最后,由10x >知,1g()0x <,即11212()()()()0g x f x x f x f x =+--<.(8分) 证法2 不妨设12x x ≤,则在区间[]212,x x x +和[]10,x 分别应用拉格朗日定理,得1212()()()f x x f x f x +--1221[()()][()(0)]f x x f x f x f =+---121[()()]f f x ξξ''=- (3分)这里2121120x x x x ξξ<<≤<<+,最后再由拉格朗日定理知,存在()21,ηξξ∈, 使得1212()()()()f f f ξξξξη'''-=- (6分) 因此1212()()()f x x f x f x +--121121[()()]()()0f f x f x ξξξξη'''=-=-< (8分)3、 设lim 5n n a →∞=,试用定义证明12lim5nn a a a n→∞+++=证 令5n n b a =-,则因lim 5n n a →∞=,故lim 0n n b →∞=,从而0ε∀>,k +∃∈Z ,使得2n b ε<()n k >.记12n n B b b b =+++ ,则由lim0k n B n →∞=知,对上述的ε,1k +∃∈Z 使得2k B n ε<1()n k >且不妨设1k k >. 因此,当1n k >时,12125n n a a a b b b n n ++++++-= 222k B n k n n εεεε-≤+<+=, 表明12lim 5n n a a a n →∞+++= 4、 设()f x 在[0,π]上连续,π0()d 0f x x =⎰,π()cos d 0f x x x =⎰,则在(0,π)内至少存在不同的两点12,ξξ,使12()()0f f ξξ==.证:0()()d t F t f x x =⎰,则因(0)(π)0F F ==,故应用分部积分得 ππ0()cos d cos d ()f x x x x F x ==⎰⎰πππ00()cos d ()cos ()sin d f x x x F x x F x x x ==+⎰⎰π()sin d F x x x =⎰由积分中值定理,存在()0,πξ∈使π0()sin d ()sin F x x x F ξξ=⎰,因此()0F ξ=,最后由(0)()(π)0F F F ξ===和0πξ<<以及洛尔定理知,存在12,ξξ,使 1()0F ξ'=,2()0F ξ'=且120πξξ<<<. 又因11()()F f ξξ'=,22()()F f ξξ'=,故在(0,π)内至少存在不同的两点12,ξξ,使12()()0f f ξξ==5、 设()f x 在[0,1]上具有二阶导数,且满足条件()f x a ≤,()f x b ''≤,其中,a b 都是非负常数,c 是(0,1) 内的任一点,证明()22bf c a '≤+. 证:()f x 在[0,1]上具有二阶导数,故存在1(0,)c ξ∈使得211(0)()()(0)()(0)2f f c f c c f c ξ''=+-+- 同理存在2(,1)c ξ∈使得221(1)()()(1)()(1)2f f c f c c f c ξ''=+-+-将上面的两个等式两边分别作差,得 222111(1)(0)()()(1)()22f f f c f c f c ξξ'''-=+-- 即222111()(1)(0)()(1)()22f c f f f c f c ξξ'''=---+因此222111()(1)(0)()(1)()22f c f f f c f c ξξ'''≤++-+ 222(1)22b b ac c ≤+-+而222(1)2212(1)11c c c c c c -+=-+=-+≤,故()22bf c a '≤+(8分) 湖州师院第二届《高等数学》竞赛试卷(专业组)一、 计算题 1、求nnn n n n n ln )ln ln (lim -+∞→的值。
《数学分析(一)》题库及答案一.单项选择1、函数)(x f 的定义域为]2,1[-,则函数)1(+x f 的定义域为_______。
A .]1,2[-B .]2,1[-C .[0,3]D .[1,3]2、函数)(x f 在0x x →时极限存在,是)(x f 在0x 点处连续的_______。
A .充分但非必要条件B .必要但非充分条件C .充分必要条件D .既非充分又非必要条件3、设函数⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧>=<-=1,11,21,1)(x xx x x x f ,则=→)(lim 1x f x _______。
4、设⎪⎩⎪⎨⎧≥+<=0,10,sin )(x x x x x x f ,则=→)(lim 0x f x ________。
A .-1 B .0 C .1 D .不存在5、已知)1ln()(a x x f += )0(>x ,则=')1(f ________。
A .aB .2aC .21 D . 1 6、若在区间),(b a 内,函数)(x f 的一阶导数0)(<'x f ,二阶导数0)(>''x f ,则)(x f 在),(b a 内是________。
A .单调减少,曲线上凸B .单调增加,曲线上凸C .单调减少,曲线下凸D .单调增加,曲线下凸二、填空题1、函数)43cos(π+=xy 的周期为________。
2、=+∞→x x x)21(lim ________。
3、设x y 2sin =,则='''y ________。
4、设,2xe y =则y '''=_______。
5、设,)(lim 0A x x f x =→则=→xbx f x )(lim 0_______。
6、曲线xy 1=的渐近线是_______、_______。
三、判断对错1. 设函数在)(x f (a 、b )上连续,则在)(x f [ a 、b ] 上有界。
数学分析(2)期末试题课程名称数学分析(Ⅱ) 适 用 时 间试卷类别1适用专业、年级、班 应用、信息专业一、单项选择题(每小题3分,3×6=18分)1、 下列级数中条件收敛的是( ).A .1(1)nn ∞=-∑ B .1nn ∞=.21(1)n n n ∞=-∑ D .11(1)nn n ∞=+∑2、 若f 是(,)-∞+∞内以2π为周期的按段光滑的函数, 则f 的傅里叶(Fourier )级数在它的间断点x 处 ( ).A .收敛于()f xB .收敛于1((0)(0))2f x f x -++ C . 发散 D .可能收敛也可能发散3、函数)(x f 在],[b a 上可积的必要条件是( ).A .有界B .连续C .单调D .存在原函数4、设()f x 的一个原函数为ln x ,则()f x '=( )A .1x B .ln x x C . 21x- D . x e 5、已知反常积分20 (0)1dxk kx +∞>+⎰收敛于1,则k =( ) A . 2π B .22π C . 2D . 24π6、231ln (ln )(ln )(1)(ln )n nx x x x --+-+-+收敛,则( )A . x e <B .x e >C . x 为任意实数D . 1e x e -<<二、填空题(每小题3分,3×6=18分)1、已知幂级数1nn n a x∞=∑在2x =处条件收敛,则它的收敛半径为.2、若数项级数1n n u ∞=∑的第n 个部分和21n nS n =+,则其通项n u =,和S =. 3、曲线1y x=与直线1x =,2x =及x 轴所围成的曲边梯形面积为. 4、已知由定积分的换元积分法可得,1()()bxxaef e dx f x dx =⎰⎰,则a =,b =.5、数集(1)1, 2 , 3, 1nnn n ⎧⎫-=⎨⎬+⎩⎭的聚点为. 6、函数2()x f x e =的麦克劳林(Maclaurin )展开式为.65三、计算题(每小题6分,6×5=30分) 1、(1)dx x x +⎰. 2、2ln x x dx ⎰. 3、 0 (0)dx a >⎰. 4、 2 0cos limsin xx t dt x→⎰.5、dx ⎰.四、解答题(第1小题6分,第2、3 小题各8分,共22分)1、讨论函数项级数21sin n nxn ∞=∑在区间(,)-∞+∞上的一致收敛性. 2、求幂级数1nn x n ∞=∑的收敛域以及收敛区间内的和函数.3、设()f x x =,将f 在(,)ππ-上展为傅里叶(Fourier )级数.五、证明题(每小题6分,6×2=12分)1、已知级数1nn a∞=∑与1nn c∞=∑都收敛,且, 1, 2, 3 n n n a b c n ≤≤=,证明:级数1nn b∞=∑也收敛.2、证明:22 0sin cos nn x dx x dx ππ=⎰⎰.66试题参考答案与评分标准课程名称 数学分析(Ⅱ) 适 用 时 间试卷类别1适用专业、年级、班应用、信息专业一、 单项选择题(每小题3分,3×6=18分)⒈ B ⒉ B ⒊ A ⒋ C ⒌ D ⒍ D二、 填空题(每小题3分,3×6=18分)⒈2⒉2, =2(1)n u S n n =+⒊ln 2⒋1, a b e ==⒌1±⒍201, (,)!nn x x n ∞=∈-∞+∞∑三、 计算题(每小题6分,6×5=30分)1. 解111(1)1x x x x=-++1(1)dx x x ∴+⎰(3分)11()1dx x x =-+⎰ln ln 1.x x C =-++(3分)2. 解 由分部积分公式得231ln ln 3x xdx xdx =⎰⎰ 3311ln ln 33x x x d x =-⎰(3分) 33111ln 33x x x dx x =-⋅⎰ 3211ln 33x x x dx =-⎰ 3311ln 39x x x C =-+(3分) 3. 解 令sin , [0, ]2x a t t π=∈由定积分的换元积分公式,得⎰2220cos atdt π=⎰(3分)6722(1cos2)2at dtπ=+⎰221(sin2)22at tπ=+2.4aπ=(3分)4.解由洛必达(L'Hospital)法则得2coslimsinxxtdtx→⎰2coslimcosxxx→=(4分)lim cosxx→=1=(2分)5.解=(2分)2sin cosx x dxπ=-⎰424(cos sin)(sin cos)x x dx x x dxπππ=-+-⎰⎰(2分)244(sin cos)(sin cos)x x x xπππ=+-+2.=(2分)四、解答题(第1小题6分,第2、3小题各8分,共22分)1.解(,),x n∀∈-∞∞∀+(正整数)22sin1nxn n≤(3分)而级数211nn∞=∑收敛,故由M判别法知,21sinnnxn∞=∑在区间(,)-∞+∞上一致收敛.(3分)682. 解 幂级数1nn x n∞=∑的收敛半径1R ==,收敛区间为(1,1)-.(2分)易知1n n x n ∞=∑在1x =-处收敛,而在1x =发散,故1nn x n∞=∑的收敛域为[1,1)-.(2分) 01, (1, 1)1n n x x x ∞==∈--∑(2分) 逐项求积分可得0001, (1,1)1xx nn dt t dt x t ∞==∈--∑⎰⎰. 即101ln(1), (1,1).1n nn n x x x x n n+∞∞==--==∈-+∑∑(2分)3. 解 函数f 及其周期延拓后的图形如下函数f 显然是按段光滑的,故由收敛性定理知它可以展开为Fourier 级数。
数学分析期末试题A答案doc2024年数学分析期末试题A及答案一、选择题1、以下哪个函数在 x = 0 处连续? A. $f(x) = x^2$ B. $f(x) = \frac{1}{x}$ C. $f(x) = sin x$ D. $f(x) = e^x$ 答案:D解析:在 x = 0 处,只有选项 D 中的函数 e^x 是连续的。
因此,答案为 D。
2、设 $f(x) = x^2$,则 $f(3x - 2) =$ __________。
A. $x^2$ B. $(3x - 2)^2$ C. $(3x - 2)^3$ D. $(3x - 2)^2 + 1$ 答案:B解析:将 $x$ 替换为 $3x - 2$,得 $f(3x - 2) = (3x - 2)^2$。
因此,答案为 B。
3、下列等式中,错误的是: A. $\int_{0}^{1}x^2dx =\frac{1}{3}x^3|{0}^{1}$ B. $\int{0}^{\pi}\sin xdx = \cosx|{0}^{\pi}$ C. $\int{0}^{2\pi}\sin xdx = 0$ D.$\int_{0}^{1}(2x + 1)dx = (x^2 + x)|_{0}^{1}$ 答案:A解析:等式两边取极限,只有 A 选项等式两边不相等,因此 A 选项是错误的。
4、下列哪个导数是常数函数? A. $y = x^3$ B. $y = \sin x$ C. $y = e^x$ D. $y = log_a(x)$ 答案:C解析:常数函数的导数为零。
在选项中,只有 C 中的函数 e^x 的导数为常数函数,其导数为 $e^x$。
因此,答案为 C。
高一生物期末考试试题及答案doc高一生物期末考试试题及答案doc高一生物期末考试是一次重要的学业水平测试,旨在考察学生在本学期学习生物课程的效果。
以下是本次考试的部分试题及其答案,供大家参考。
一、选择题1、下列哪一种生物不是由细胞构成的? A. 细菌 B. 植物 C. 动物D. 病毒答案:D2、哪一个器官属于消化系统? A. 口腔 B. 食道 C. 胃 D. 大肠答案:C3、在光合作用中,哪一个物质是植物从空气中吸收的? A. 氧气 B. 二氧化碳 C. 葡萄糖 D. 水答案:B二、填空题1、病毒是一种生物,但它不能 _______ 和保持生命活动,必须_______ 在细胞内。
A一、 求解下面问题(每小题6分,满分48分)1.设),(y x f 为一连续函数,求极限.),(122220lim dxdy y x f rr y x r ⎰⎰≤+→+π解 (0,0)),(12222limf dxdy y x f r r y x r =⎰⎰≤+→+π建议:中间过程4分2. 改变累次积分的积分顺序:dy y x f dx x x ),(-21-426-2⎰⎰0820-1(,)(,)ydy f x y dx dy f x y dx---=+⎰⎰⎰⎰3. 计算二重积分dxdy y x D22sin +⎰⎰,其中积分区域为}.4|),{(2222ππ≤+≤=y x y x D解:D⎰⎰4. 计算三重积分dxdydz x y V⎰⎰⎰+)1(2012,其中V 由22--4y x z =与223y x z +=所成的立体.解:由于V 是关于yoz 平面对称的,且x y 2012是关于x 的奇函数,所以02012=⎰⎰⎰d x d y d z x yV,于是23220121()r VVyx dxdydz dxdydz d πθ+==⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰223)r d rdr πθ=⎰2223001)()2r d d r πθ=⎰22220012(4)()62r d r d r πθ⎤=--⎢⎥⎣⎦⎰34222001219(4)6236r d r πθπ⎡=⋅---=⎢⎥⎣⎦⎰ (写出对称性给2分,计算过程适当给分)2204sin 6d r rdr πππθπ==-⎰⎰5. 计算积分2(2)I x z ds Γ=+⎰,其中曲线Γ为2222,0.x y z a x y z ⎧++=⎨++=⎩(利用对称性)解: 利用轮换对称性知2322222212()333a a x ds y ds z ds x y z ds ds πΓΓΓΓΓ===++==⎰⎰⎰⎰⎰1()03zds xds yds x y z ds ΓΓΓΓ===++=⎰⎰⎰⎰ 所以322(2)3a x z ds πΓ+=⎰(建议:两个对称性各3分,写出参数方程直接计算适当给分)6. 计算第一型曲面积分()x y z dS ∑++⎰⎰,其中∑为球面2222x y z a ++=上z h ≥)0(a h <<的部分. (可利用对称性) 解: 利用对称性知0xdS ydS ∑∑==⎰⎰⎰⎰设xy D ={|),(y x 2222x y a h +≤-} 则()x y z dS ∑++⎰⎰=zdS ∑⎰⎰=⎰⎰=aDxydxdy ⎰⎰=22()a a h π-(建议:对称性0xdS ydS∑∑==⎰⎰⎰⎰2分 ,= 1分,zdS ∑⎰⎰计算过程3分)7. 证明向量场))2(),2(),2((z y x xy z y x xz z y x yz F ++++++= 是有势场,并求其势函数.解:先验证有势场0)2()2()2(=++++++=∂∂∂∂∂∂z y x xy z y x xz z y x yz F rot zyxk j故是有势场. ---------3分.)2()2()2(.),,222000000),,(),,(),,(),,(0000000C xyz z xy yz x dz z y x xy dy z y x xz dx z y x z y RdzQdy Pdx s d F z y x zzyy xx z y x z y x z y x z y x +++=++++++++=++==⎰⎰⎰⎰⎰(φ(另一种方法也可(这里略),请判卷的时候注意。
数学分析下考试题及答案一、选择题(每题4分,共20分)1. 若函数f(x)在区间[a,b]上连续,则下列说法正确的是:A. f(x)在[a,b]上单调递增B. f(x)在[a,b]上存在极大值和极小值C. f(x)在[a,b]上可导D. f(x)在[a,b]上可积答案:D2. 极限lim(x→0) (sin x)/x的值为:A. 0B. 1C. -1D. 不存在答案:B3. 函数f(x)=x^2在x=0处的导数为:A. 0B. 1C. 2D. 不存在答案:A4. 函数f(x)=x^3-3x+1的拐点为:A. x=1B. x=-1C. x=0D. 不存在答案:A5. 若函数f(x)在x=a处可导,则下列说法正确的是:A. f(x)在x=a处连续B. f(x)在x=a处可积C. f(x)在x=a处有界D. f(x)在x=a处有极值答案:A二、填空题(每题4分,共20分)1. 函数f(x)=x^2+3x+2的导数为______。
答案:2x+32. 极限lim(x→∞) (x^2-3x+2)/(x^3+1)的值为______。
答案:03. 函数f(x)=sin x在x=π/2处的二阶导数为______。
答案:-14. 函数f(x)=e^x的不定积分为______。
答案:e^x+C5. 函数f(x)=ln x的原函数为______。
答案:xln x-x+C三、解答题(每题15分,共40分)1. 求函数f(x)=x^3-6x^2+11x-6在区间[1,3]上的极值。
答案:首先求导数f'(x)=3x^2-12x+11,令f'(x)=0,解得x=1或x=3。
检查二阶导数f''(x)=6x-12,f''(1)=-6<0,f''(3)=6>0,因此x=1为极大值点,x=3为极小值点。
计算f(1)=0,f(3)=0,所以极大值为0,极小值也为0。
《数学分析》(三)――参考答案及评分标准一. 计算题(共8题,每题9分,共72分)。
1.求函数11(,)f x y y x =在点(0,0)处的二次极限与二重极限。
解:11(,)f x y y x =+=,因此二重极限为0。
……(4分)因为011x y x →+与011y y x→+均不存在,故二次极限均不存在. ……(9分)2. 设(),()y y x z z x =⎧⎨=⎩ 是由方程组(),(,,)0z xf x y F x y z =+⎧⎨=⎩所确定的隐函数,其中f 和F 分别具有连续的导数和偏导数,求dzdx.解: 对两方程分别关于x 求偏导:, ……(4分). 解此方程组并整理得()()()()y y x y z F f x y xf x y F F dz dx F xf x y F '⋅+++-='++。
……(9分)3. 取,μν为新自变量及(,)w w v μ=为新函数,变换方程222z z zz x x y x ∂∂∂++=∂∂∂∂. 设,,22y x y x y w ze μν+-=== (假设出现的导数皆连续)。
解:z 看成是,x y 的复合函数如下:,(,),,22y w x y x yz w w e μνμν+-====. ……(4分) 代人原方程,并将,,x y z 变换为,,w μν。
整理得:2222w ww μμν∂∂+=∂∂∂. ……(9分)4. 要做一个容积为31m 的有盖圆桶,什么样的尺寸才能使用料最省?解: 设圆桶底面半径为r ,高为h ,则原问题即为:求目标函数在约束条件下的最小值,其中目标函数: 222S rh r ππ=+表,()()(1)0x yz dzdy f x y xf x y dx dx dy dz F F F dx dx ⎧'=++++⎪⎪⎨⎪++=⎪⎩约束条件: 21r h π=。
……(3分) 构造Lagrange 函数:22(,,)22(1)F r h rh r r h λππλπ=++-。
数学分析试题(一)答案及评分标准一、填空(每题3分)1. ]10,0(2.2)()(x f x f −+,2)()(x f x f −− 3.52 4.,1=a 1−=b 5.0二、求极限(每题5分)1.=++++++∞→n n 313131212121222L L lim )(lim )(lim n n n n 31313121212122++++++∞→∞→L L ……………………………(1分) =3113113121121121−−−−∞→∞→))((lim ))((lim n n n n ……………………………………………………………(2分) 2=……………………………………………………………………………(2分) 2.))()((lim 22221111n n nn ++++∞→L 22221211110n n n n n +≤++++≤)()(L ……………………………………………(2分) 利用夹逼原则,…………………………………………………………………(1分) 可求得021111222=++++∞→))()((lim n n n n L .……………………………………(2分) 3.=−−++∞→902070155863)()()(lim x x x x 9090207090155863()()(lim xx x x x x −−++∞→………………………(2分)=902070155863)()()(lim xx x x −−++∞→…………………………………………………..(1分) 902070583⋅=…………………………………………………………………..(2分) 4.x x x sin )(tan lim 0→= ………………………………………………..(1分) )ln(tan sin lim x x x e 0→x x x x e tan ln sin lim lim 00→→=x x x x e sin tan ln lim lim 100→→=………………………………………………(1分)x x x e sin sec lim 20→−=…………………………………………………………………(2分) 10==e ………………………………………………………………………(1分)5.))cos cos cos (cos lim (lim n n x x x x x 22220L ∞→→ n n n x x x x x x x x x x 22222222212sin cos cos cos sin cos cos cos sin sin L L +==== …………………………………………………………………………………..(2分)=∞→)cos cos cos (cos lim n n x x x x 2222L 12122+∞→⋅n n n x x sin sin lim …………………………….(1分) 12122+∞→⋅n n n x x sin sin lim =x x x xn n n 2222sin sin lim ⋅∞→x x 22sin =………………………………...(1分) ))cos cos cos (cos lim (lim n n x x x x x 22220L ∞→→=1220=→x x x sin lim …………………………(1分) 6.)sin (lim x x x 22011−→=)sin sin (lim xx x x x 22220−→………………………………………..(1分) =)sin sin (lim xx x x x 22220−→=x x x x x x x 2222220sin sin sin lim +−→……………………………….(1分) xx x x x x x 22222220cos sin sin cos lim++−=→……………………………………………(1分) xx x x x x x 2226232220sin cos sin sin lim −+−=→…………………………………………(1分) 31−=.…………………………………………………………………………(1分) 三、计算(每题5分)1.22xx x x x x y tan sec )tan (−=′=′ 2.)ln )11(ln()1111(ln 2′−−−=′−++−−+=′x x x x xx y ………通过分母有理化先将化简………………………………………………………………………………..(2分) y xx x x x x 1111111222−−⋅−−=′−−−)ln )(ln(………………………………(2分) 2111111x x x x xx y −=′−++−−+=′)(ln ……………………………………………(1分)3.……………………………………………………...(2分))()(ln sin sin ′=′=′x x x e x y )ln (sin )(sin ln sin ′⋅=′x x e e xinx x x …………………………………………………..(1分) )sin ln (cos )ln (sin sin sin xx x x x x x e y x xinx +=′⋅=′………………………………..(2分) 4.,则……………………………………………...(1分) 31x x f =−)(31)()(+=x x f 213()(+=′x x f )…………………………………………………………………(2分) 2)2(3)1(+=+′x x f ………………………………………………………………(1分) 231x x f =−′)(…………………………………………………………………..(1分)5.,则⎪⎩⎪⎨⎧==ta y t a x 33sin cos t t t a t t a dx dy tan sin cos cos sin −=−=2233……………………………(2分) ⎪⎩⎪⎨⎧−==x dxdy t a x tan cos 3,则t t a t t a x dx y d sin cos sin cos sec 42222313=−−=…………………...(3分) 6.设,由于x x x y −=ln x x x x y ln )ln (=′−=′………………………………(3分)xdx dy ln =……………………………………………………………………(2分)四、由于∞=−+−→13221x x x x ))((lim,1=x 是垂直渐近线……………………(1分) 21322=−+−∞→xx x x x )())((lim ……………………………………………………….(2分)=−−+−∞→)))(((lim x x x x x 2132241124=−−∞→x x x lim ……………………………….(2分) 因此也具有斜渐近线42+=x y .……………………………………..(1分) 五、x x x f 2ln )(=,由0222=−=′xx x x f ln ln )(,可解出1=x ,……..(2分) 2e 当时,;当时,10<<x 0<′)(x f 21e x <<0>′)(x f ;当时, x e <20<′)(x f ……………………………………………………………………………………(2分) 所以是的极小值,1=x f 01=)(f ;是的极大值,. 2e x =f 224−=e e f )(…………………………………………………………………………………….(2分) 六、证:令⎪⎩⎪⎨⎧=∈=0120x x x x x f ,],(,sin )(π…………………………………………(1分) f 在],[20π上连续.当),(20π∈x 时,022<−=−=′xx x x x x x x x f )tan (cos sin cos )(, 所以在f ],[20π上严格递减,………………………………………………..(3分) 因此),(20π∈x 时, 1022=<<=)()()(f x f f ππ 即x x x<<sin π2.…………………………….(2分)七、不妨假设在上不恒正也不恒负,…………………………..(1分) f ],[b a 即存在,满足],[,b a x x ∈′′′0>′)(x f ,0<′′)(x f ,…………………………(2分) 由连续函数的介值定理,……………………………………………………(2分) 则存在),(x x x ′′′∈0,使得00=)(x f ………………………………………….(1分) 这与已知矛盾.……………………………………………………………….(1分)。
考试科目: 数学分析(I)一 、求极限、导数或高阶导数(每小题5分,共35分)1.n lim →∞⎛⎫++……解:n n n 11(1)(1)lim lim n n n n →∞++⎛⎫≤+≤……,故原式1=2.2.()222n x x x n x x x x 2x 2lim =lim =lim =lim =022ln 22ln 22n →∞→∞→∞→∞. 3.()42220011-cos 12lim =lim =sin ln 1+2x x xx x x x x x x →→•.4. 11limarcsin()1ln x x x x→--解:111limarcsin()arcsin 1ln 26x x x x π→-==-. 5.设(0)xxy x x =>,求y '.1(ln (ln 1))xx x x y x x x x x -'=++.6. 设函数)(x y y =是由参数方程⎩⎨⎧-=-=)cos 1()sin (t a y t t a x 确定,求2t dydxπ=和t dy dxπ=。
21t dy dxπ==.7. 设函数f 二阶可导,1()1x y f x -=+,22d y dx解:221()(1)1dy x f dx x x -'=++, 22344141()()(1)1(1)1d y x x f f dx x x x x --'''=-+++++.二、解答题(每小题8分,共32分)1. 已知001a <<,)n+1a n 0≥,求证n a 的极限存在并求其极限.解: 易知{}n a 单调增有上界1,故由单调收敛定理及n+1n n lim a =→∞知n n lima =1.→∞2. 讨论函数()211sin x x f x e x-=的间断点及其类型. 解: 0x =为可去间断点,=1x ±为第二类间断点.3. 求函数()(4)f x x =-的极值点与极值。
《数学分析(二)》题库及答案一、填空1、⎰=+11- 251dx xx ____________。
2、⎰∞+-= 02dx xe x ____________。
3、=++++⋅+⋅ )1(1321211n n ___________。
4、⎰∞+∞=+ - 2______1xdx。
5、_______)15)(45(11161611=++-++⋅+⋅ n n 。
6、幂级数∑∞=--11)1(n nn nx 的收敛域为______ 。
二、单项选择题1、设)(x f 是),(b a 上的连续函数,则在),(b a 上)(x f 必有___________。
A .导函数 B .原函数 C .最大值 D .最小值2、设)(x f 在),(+∞-∞上有连续的的导数)(x f ',则___________。
A .⎰+='c x f dx x f )2(21)2( B .⎰+='c x f dx x f )2()2( C .⎰+='c x f dx x f )()2( D . ⎰=')2(2))2((x f dx x f3、设)(x f 是),(+∞-∞上非零的连续奇函数,则⎰=xdt t f x F 0)()(是___________。
A .奇函数B .偶函数C .非奇非偶函数D .可能是奇,也可能是偶函数 4、设函数)(x f 在],[b a 上可积,则)(x f 在],[b a 上______ 。
A .存在原函数B .有界C .连续D .可导 5、若0lim =∞→n n a ,则数项级数∑∞=1n na______ 。
A .收敛B .发散C .收敛且和为零D .可能收敛,也可能发散 6、若反常积分⎰∞+ 12)(dx x f 收敛,则⎰∞+ 1)(dx x f ______ 。
A .发散B .条件收敛C .绝对收敛D .可能收敛,也可能发散。
三.判断对错1.若)(x f 在(a 、b )内可微,则⎰+=c x f x df )()(。
《数学分析(上)》课程习题集一、单选题1. 设)(x f 在D 内有界,并且0)(>x f ,则( )(A )0)(inf >x f (B ){}0)(inf ≥x f (C ){}0)(inf =x f(D )A 、B 、C 都不对2. 函数][)(x x f =在97.3-的值为( )(A )3 (B )4 (C )3-(D )4-3. 函数1sin )1()(--=x x xx x f ,则0=x 是)(x f 的( )(A )连续点 (B )可去间断点(C )跃度非0的第一类间断点 (D )第二类间断点4. 函数⎪⎩⎪⎨⎧=≠=0,00,1sin )(2x x xx x f 在0=x 处的导数为( ) (A )1-(B )0 (C )1 (D )不存在5. 当x ∆充分小,0)('≠x f 时,函数的改变量y ∆与微分y d 的关系是( )(A )y y d =∆(B )y y d <∆(C )y y d >∆(D )y y d ≈∆6. 与x y 2=相同的函数有( )(A )x y 210lg = (B )x y 2lg 10= (C ))sin(arcsin 2x y =(D )xy 211=(E )2)2(x y =7. 设数列}{n x 单调有界,则其极限( )(A )是上确界(B )是下确界(C )可能是上确界也可能是下确界 (D )不是上、下确界8. 当0→x 时,下列变量为等价无穷小量的是( )(A ))1ln(x +与x ; (B )x cos 1-与2x ; (C )x+11与x -1 ; (D )11-+x 与x9. 下面哪个极限值为0( )(A )x x x 1sin lim ∞→ (B )x x x sin lim ∞→ (C )x x x 1sinlim0→ (D )x x x sin lim 0→ 10. 函数)(x f 连续( )(A )必可导(B )是)(x f 可导的充分条件(C )是)(x f 可导的必要条件 (D )是)(x f 可导的充要条件11. 函数)1ln(2x x y ++=是( )(A )偶函数 (B )奇函数 (C )非奇非偶函数 (D )奇、偶函数12. 给数列}{n x ,若在),(εε+-a a 内有无穷多个数列的点,(其中ε为一取定的正数),则( )(A )数列}{n x 必有极限,但不一定等于a (B )数列}{n x 极限存在且一定等于a (C )数列}{n x 的极限不一定存在 (D )数列}{n x 的极限一定不存在13. 设⎩⎨⎧≥+<=0,0,)(x x a x e x f x ,要使)(x f 在0=x 处连续,则a =( )(A )2 (B )1 (C )0 (D )1-14. 设)(x f 是连续函数,)(x F 是)(x f 的原函数,则下列结论正确的是( )(A )当)(x f 是奇函数时,)(x F 必是偶函数 (B )当)(x f 是偶函数时,)(x F 必是奇函数 (C )当)(x f 是周期函数时,)(x F 必是周期函数 (D )当)(x f 是单调增函数时,)(x F 必是单调增函数15. 设⎰-=xdt t x f cos 102sin )(,65)(65x x x g +=,则当0→x 时)(x f 是)(x g 的( )(A )低阶无穷小(B )高阶无穷小(C )等价无穷小 (D )同阶但非等价无穷小16. 设点a 是)(x f 的连续点,是)(x g 的第一类间断点,则点a 是函数)()(x g x f +的( )(A )连续点 (B )可能是连续点,亦可能是间断点(C )第一类间断点 (D )可能是第一类间断点,亦可能是第二类间断点17. 下列函数相同的是( )(A )xxx f =)(与1)(=x g (B )x x f lg 2)(=与2lg )(x x g =(C )x x f 2)(π=与)arccos (arcsin )(x x x x g +=(D )x x f =)(与2)(x x g = (E )11)(24+-=x x x f 与1)(2-=x x g18. 设⎰-=xa dt t f ax x x F )()(2,其中)(x f 为连续函数,则=→)(lim x F a x ( ) (A )2a (B ))(2a f a(C )0 (D )不存在19. 若)(x f 的导函数是x sin ,则)(x f 有一个原函数为( )(A ) 1+x sin(B )1-x sin (C )1+x cos(D )1-x cos20. 设数列0)(lim =∞→n n n n n y x y x 满足与,则下列断言正确的是( )(A )若n x 发散,则n y 必发散 (B )若n x 无界,则n y 必有界; (C )若n x 有界,则n y 必为无穷小 (D )若nx 1为无穷小,则n y 必为无穷小 21. 设[x]表示不超过x 的最大整数,则][x x y -=是( )(A )无界函数 (B )周期为1的周期函数 (C )单调函数(D )偶函数22. 当0→x 时,下列4个无穷小量中比其它3个更高阶的无穷小量是( )(A ))1ln(x + (B )1-xe (C )x x sin tan -(D )x cos 1-23. 设及)(lim 0x f x x →)(lim 0x g x x →均存在,则)()(limx g x f x x →( ) (A )存在 (B )存在但非零 (C )不存在 (D )不一定存在24. 若))(()(+∞<<-∞=-x x f x f ,在)0,(-∞内,0)(>'x f 且0)(<''x f 。
《数学分析(II )》试题2004.6一.计算下列各题:1.求定积分∫+e x x dx 12)ln 2(;2.求定积分; ∫−222),1max(dx x3.求反常积分dx x x ∫∞++021ln ;4.求幂级数()∑∞=−+1221n n n x n n 的收敛域;5.设,求du 。
yz x u =二.设变量代换可把方程⎩⎨⎧+=−=ay x v y x u ,20622222=∂∂−∂∂∂+∂∂y z y x z x z 简化为02=∂∂∂v u z ,求常数。
a三.平面点集(){}⎭⎬⎫⎩⎨⎧=⎟⎠⎞⎜⎝⎛L U ,2,11sin ,10,0n n n是否为紧集?请说明理由。
四.函数项级数n nn n x x n +⋅−∑∞=−1)1(11在上是否一致收敛?请说明理由。
]1,0[五.设函数在上连续,且满足)(x f ),(∞+−∞1)1(=f 和)arctan(21)2(20x dt t x tf x =−∫。
求。
∫21)(dx x f六.设函数在上具有连续导数,且满足)(x f ),1[∞+1)1(=f 和22)]([1)(x f x x f +=′,+∞<≤x 1。
证明:存在且小于)(lim x f x +∞→41π+。
七.设如下定义函数:dt t t x f x x t1sin 21)(2∫⎟⎠⎞⎜⎝⎛+=,。
1>x 判别级数∑∞=2)(1n n f 的敛散性。
八.设∫=40cos sin πxdx x I n n (L ,2,1,0=n )。
求级数的和。
∑∞=0n n I《数学分析(II )》试题(答案)2004.6一.1.421π⋅; 2.320; 3.; 4. 0)2/1,2/1(−; 5.⎟⎠⎞⎜⎝⎛++=xdz y xdy z dx x yz x dz yz ln ln 。
二.。
3=a 三. 是紧集。
四.一致收敛。
五.43。
六.因为,所以单调增加,因此0)(>′x f )(x f 1)1()(=>f x f 。
∑⎰ ⎰ ⎰ 2014 ---2015 学年度第二学期《数学分析 2》A 试卷一. 判断题(每小题 3 分,共 21 分)(正确者后面括号内打对勾,否则打叉)1.若 f (x )在[a ,b ]连续,则 f (x )在[a ,b ]上的不定积分⎰ f (x )dx 可表为x f(t )dt + C ( ).a2.若 f (x ), g (x )为连续函数,则⎰ f (x )g (x )dx = [⎰f (x )dx ]⋅ [⎰g (x )dx ().+∞+∞3.若 f (x )dx 绝对收敛, ⎰ g (x )dx 条件收敛,则aa+∞[ f(x )- g (x )]dx 必然条件收敛().a+∞ 4. 若f (x )dx 收敛,则必有级数∑ f (n )收敛( )1n =15. 若{f n }与{g n }均在区间 I 上内闭一致收敛,则{f n + g n }也在区间 I上内闭一致收敛( ).∞6. 若数项级数 a n 条件收敛,则一定可以经过适当的重排使其发散n =1于正无穷大( ).7. 任何幂级数在其收敛区间上存在任意阶导数,并且逐项求导后得到的新幂级数收敛半径与收敛域与原幂级数相同( ). 二. 单项选择题(每小题 3 分,共 15 分)1. 若 f(x )在[a ,b ]上可积,则下限函数af (x )dx 在[a ,b ]上()xA. 不连续B. 连续C.可微D.不能确定⎰ ⎰∞⎰ ⎰ ⎰ ⎰ ∑ 2. 若 g (x )在[a ,b ]上可积,而 f (x )在[a ,b ]上仅有有限个点处与 g (x )不相等,则( )A. f (x )在[a ,b ]上一定不可积;B. f (x )在[a , b ]上一定可积,但是bf (x )dx ≠ bg (x )dx ;aaC. f (x )在[a , b ]上一定可积,并且 b f (x )dx = bg (x )dx ;aaD. f (x )在[a ,b ]上的可积性不能确定.∞3. 级数 n =11 + (- 1)n -1 n n2 A. 发散 B.绝对收敛 C.条件收敛 D. 不确定4. 设∑u n 为任一项级数,则下列说法正确的是( )A. 若lim u n →∞= 0 ,则级数∑u n一定收敛;B. 若lim un +1 = < 1,则级数∑u 一定收敛;n →∞ u nC. 若∃ N ,千D. 若∃ N ,千 n > N 千千n > N 千千千u n +1 n< 1,则级数∑u n 一定收敛; u n> 1,则级数∑u n 一定发散;5. 关于幂级数∑ a n x n 的说法正确的是()A. ∑ a n x n 在收敛区间上各点是绝对收敛的;B. ∑ a n x n 在收敛域上各点是绝对收敛的;C. ∑ a n x n 的和函数在收敛域上各点存在各阶导数;千 u n +1u n nx ⎰⎰ D. ∑ a n x n 在收敛域上是绝对并且一致收敛的;三.计算与求值(每小题 5 分,共 10 分) 1. lim 1n (n + 1)(n + 2) (n + n ) n →∞ n2. ln (sin x )dx cos 2 x四. 判断敛散性(每小题 5 分,共 15 分)1. dx 01 + + x 2∞∑2. ∑ n ! n =1 n n∞ 3. n =1(- 1)nn 2n1 + 2n五. 判别在数集 D 上的一致收敛性(每小题 5 分,共 10 分)1. f n(x )= sin nx n, n =1,2 , D = (- ∞,+∞)∑2. n D xn= (- ∞, - 2]⋃[2, + ∞)六.已知一圆柱体的的半径为 R ,经过圆柱下底圆直径线并保持与底圆面300 角向斜上方切割,求从圆柱体上切下的这块立体的体积。
2003南开大学年数学分析一、设),,(x y x y x f w-+=其中),,(z y x f 有二阶连续偏导数,求xy w解:令u=x+y ,v=x-y ,z=x 则z v u x f f f w ++=;)1()1()1(-++-++-+=zv zu vv vu uv uu xy f f f f f f w二、设数列}{n a 非负单增且a a nn =∞→lim ,证明a a a a n n n n n n =+++∞→121][lim解:因为an 非负单增,故有n n n nnn n n n na a a a a 1121)(][≤+++≤由a a nn =∞→lim ;据两边夹定理有极限成立。
三、设⎩⎨⎧≤>+=0,00),1ln()(2x x x x x f α试确定α的取值范围,使f(x )分别满足:(1) 极限)(lim 0x f x +→存在(2) f(x )在x=0连续 (3) f (x )在x=0可导 解:(1)因为)(lim 0x f x +→=)1ln(lim 20x x x ++→α=)]()1(2[lim 221420n nn x x o nxx x x +-++--→+α极限存在则2+α0≥知α2-≥(2)因为)(lim 0x f x -→=0=f(0)所以要使f(x)在0连续则2->α(3)0)0(='-f 所以要使f (x )在0可导则1->α四、设f (x)在R 连续,证明积分ydy xdx y x f l ++⎰)(22与积分路径无关解;令U=22y x+则ydy xdx y x f l ++⎰)(22=21du u f l )(⎰又f (x )在R 上连续故存在F(u )使dF (u )=f(u )du=ydy xdx y x f ++)(22所以积分与路径无关。
(此题应感谢小毒物提供思路)五、设f(x)在[a,b ]上可导,0)2(=+b a f 且M x f ≤')(,证明2)(4)(a b M dx x f b a-≤⎰证:因f(x)在[a ,b]可导,则由拉格朗日中值定理,存在)2)(()2()(),(ba x fb a f x f b a +-'=+-∈ξξ使即有dx ba x f dx x f bab a)2)(()(+-'=⎰⎰ξ222)(4])2()2([)2)((a b M dx b a x dx x b a M dx b a x f bb a ba a ba-=+-+-+≤+-'≤⎰⎰⎰++ξ六、设}{n a 单减而且收敛于0。
数学分析试题库--计算题、解答题--答案数学分析题库(1-22章)四.计算题、解答题求下列极限 解:1.∞=+=--+=--∞→∞→∞→)2(lim 2)2)(2(lim 24lim 2n n n n n n n n n2. 111lim(1)1223(1)n n n →∞++++⋅⋅+111111lim(1)122311lim(1)11n n n n n →∞→∞=+-+-++-+=-=+3.111cos lim cos 1lim 00===-→→x e x e x x x x4.这是00型,而 )1()1ln()1()1(]111)1ln(1[)1(][])1[(2121)1ln(11x x x x x x x x x xx ex xxx x x+++-+=+⋅++-+='='++故 原极限=120(1)ln(1)lim(1)(1)xx x x x x x x →-++++ 2001ln(1)1lim2311lim 261x x x e x x e x x →→-+-=⋅+-=⋅⋅=∞++53)1(lim )1()1)(1(lim 11lim 212131=++=-++-=--→→→n n n n n n n n n n n6 211lim(1)nn n n→∞++ 22(1)121lim(1)1n n n n n n nn +⋅+→∞=++因1)1(lim 2=+∞→n n n n ,∞=+∞→1lim 2n n n故原极限=ee=1.7. 用洛必达法则333sin 3cos 2lim 3cos sin 21lim66=--=-→→xx x x x x ππ8.00111lim()lim 1(1)x x x x x e x x e x e →→---=--0011lim lim 122x x x x x x x x e e xe e xe e →→-===+-+9. xx xx x sin tan lim 0--→; 解法1:200tan sec 1lim lim sin 1cos x x x x x x x x→→--=--2201cos limcos 1cos x x x x →-=-()201cos limcos 2x xx→+==解法2:2002030tan sec 1lim lim sin 1cos 2sec tan limsin 2limcos 2x x x x x x x x x xx xxx→→→→--=--===10. 10lim(sin 2cos )xx x x →+解 因00sin 2cos 12cos 2sin limlim 21x x x x x xx →→+--==,(3分)故原式1sin 2cos 1sin 2cos 10lim(1sin 2cos 1)x x x x xx x x +-+-→=++-=2e求下列函数的导数sin 11.cos 12.ln(ln )13.14.sin .x xy e x y x y xy x ====求的各阶导数解 11xe x ey x xsin cos -='12 xx x x y ln 11ln 1=⋅=' 13)sin ln (cos )(sin ln sin xxx x x ey x xx +='='14 . cos sin()2y x x π'==+ ()sin sin(2)2cos sin(3)2sin()2n y x x y x x y x n πππ''=-=+⋅''=-=+⋅=+15 xe x ey x x2cos 22sin +='16 )1sin (ln cos 1xx x x y +-⋅+=' 17 )tan )ln(cos (cos )(cos ][sin )ln(cos sin x x x x e y x x x +='='18 ),2,1(),2)1(sin()( =⋅++=n n x y n π.19.1tan 22113sec ln 3x x x x x++-;20.求下列函数的高阶微分:设xe x v x x u ==)(,ln )(,求)(),(33vud uv d 解 因为xx x x x e x x xx e x e x e xe x v u v u C v u C v u dx uv d )ln 332(ln 13132)(2323231333++-=⋅+⋅+-⋅+='''+'''+'''+'''=所以3233333)ln 332()()(dxx xx x e dx dx uv d uv d x ++-==)ln 332()(ln 13)(132)(ln )(23233333x x xx e e x e x e xe x e x dx d v u dx d x x x xx x -++=-⋅+⋅⋅+--⋅+=⋅=------所以 3233)ln 332()(dx x x xx e v u dx -++=-21. ;)(arctan 23x y =解:332362arctan (arctan )6 arctan 1y x x x x x''==+解法2:⎪⎩⎪⎨⎧==;sin ,cos t e y t e x t t由含参量方程的求导法则有cos sin cos sin tan()cos sin cos sin 4t t t tdy e t e t t t t dx e t e t t t π++===+--求22d y dx 即求参量方程tan(),4cos ;t dyt dx x e t π⎧=+⎪⎨⎪=⎩的导数2232()sec ()24sec ()42cos()4t t dy d t d ydx t dxdx e t πππ-+===++24.设3xy x e =, 试求(6)y .解 基本初等函数导数公式,有32333()()3,()6,()6,()=0, 4,5,6,k x x x x x x k ''''''====()(e )e ,1,2,,6x k x k ==,应用莱布尼兹公式(6n =)得(6)32e 63e 156e 206e xxxxy x x x =+⋅+⋅+⋅32(1890120)e xx x x =+++.25.试求由摆线方程(sin ),(1cos )x a t t y a t =-⎧⎨=-⎩所确定的函数()y f x =的二阶导数.解d ((1cos ))sin cot ,d ((sin ))1cos 2y a t t t x a t t t '-==='--22421cot csc d 1222csc .d ((sin ))(1cos )42t t y t x a t t a t a '⎛⎫- ⎪⎝⎭===-'--26 .求2()ln(1)f x x =+到6x 项的带佩亚诺型余项的麦克劳林公式. 解 因为233ln(1)()23x x x x o x +=-++,所以2()ln(1)f x x =+到6x 项的带佩亚诺型余项的麦克劳林公式为46226ln(1)()23x x x x o x +=-++.27.x(,2)-∞- -2 (-2,-1)-1(-1,0) 0(0,)+∞y '- 0 + 不存在 + 0 - ()y f x = 递减,凹 极小值 -3 递增,凹递增,凹极大值 1递减,凹28.解 (1))0(01sinlim )(lim 0f xxx f mx x ===→→,故对任意正整数m ,f 在0=x 连续. (2)⎩⎨⎧≤>==-=--='-→→→1101sin lim 01sinlim 0)0()(lim)0(1000m m x x x x x x f x f f m x m x x 不存在,故当1>m 时,f 在0=x 可导. (3)先计算f 的导函数.0≠∀x,000000000000)1sin 1(sin 1sin)(lim1sin 1sin 1sin 1sin lim 1sin 1sinlim)(000x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x f mmm x x mm m m x x m m x x --+-=--+-=--='→→→200102000010000000100211cos 1sin 11cos 1sin2sin 2cos2lim 1sin )(lim 0x x x mx x x x x mx x x xx xx xx x x x x x x x x m m m m m x x m m m x x ---→---→-=⋅-=--+++++=⎩⎨⎧≤>=-=-='-→--→→220)1cos 1sin (lim )1cos 1sin(lim )(lim 20210m m x x mx x x x x mx x f m x m m x x 不存在由(2)知,0)0(='f ,于是当2>m 时,有)0(0)(lim 0f x f x '=='→,所以当2>m 时,f '在0=x 连续. 29.解 因为23)(,2)(x x g x x f ='=',故当=x 时,)0(,0)0(='='g f ,不满足柯西中值定理的条件,所以在区间[-1, 1]上不能用柯西中值定理. 30.证明 (1)对任何0≠x ,有)0(01sin )(24f xx x f =≥=,故0=x 是极小值点.(2)当0≠x 时,有)1cos 1sin 2(1sin 21cos 1sin 21sin 4)(2223xx x x x x x x x x x f -=-=',作数列221ππ+=n x n ,421ππ+=n yn,则0→nx,0→ny.即在0=x 的任何右邻域)0(0+U内,既有数列}{nx 中的点,也有数列}{ny 中的点.并且0)(>'nx f ,0)(<'ny f ,所以在)0(0+U 内f '的符号是变化的,从而f 不满足极值的第一充分条件.又因为01sin lim)0(240=-='→xx x f x ,0)1cos 1sin 2(1sin 2lim )0(20=--=''→xx x x x x f x ,所以用极值的第二充分条件也不能确定f 的极值.31.答:能推出f 在),(b a 内连续.证明如下:),(0b a x∈∀,取},min{2100x b a x --=ε,于是],[0εε-+∈b a x,由题设,f 在],[εε-+b a 上连续,从而在0x 连续.由0x 的任意性知,f在),(b a 内连续.32.试求函数32|2912|y x x x =-+在[1,3]-上的最值和极值.解32222|2912||(2912)|(2912),10,(2912),03,y x x x x x x x x x x x x x x =-+=-+⎧--+-≤≤⎪=⎨-+<≤⎪⎩在闭区间[1,3]-上连续, 故必存在最大最小值.2261812,618126(1)(2),10,6(1)(2),03,x x y x x x x x x x x ⎧-+-⎪'=⎨-+⎪⎩----≤<⎧=⎨--<≤⎩令0y '=,得稳定点为1,2x =. 又因(0)12,f -'=-(0)12,f +'= 故y在0x =处不可导. 列表如下x [1,0)- 0 (0,1) 1(1,2)2(2,3]()f x '-不存在 +0 -+()f x递减极小值 (0)0f = 递增 极大值 (1)5f = 递减 极小值(2)4f =递增所以0x =和2x =为极小值点, 极小值分别为(0)0f =和(2)4f =,1x =为极大值点, 极大值为(1)5f =.又在端点处有(1)23f -=,(3)9f =, 所以函数在x =处取最小值0,在1x =-处取最大值23.33.求函数155345++-=x x x y 在[1,2]-上的最大最小值:解:令()y f x =43222252015 5(43) 5(1)(3)y x x x x x x x x x '=-+=-+=--令0y '=解得函数在[1,2]-的稳定点为120,1x x==,而(1)10,(0)1,(1)2,(2)7f f f f -=-===-,所以函数在[1,2]-的最大值和最小值分别为max min (1)2,(1)10f f =-=-.34. 确定函数25363223+--=x x x y 的凸性区间与拐点: 解:令()y f x =26636,y x x '=--126,y x ''=-1260,y x ''=-=解得12x =, 当1(,)2x ∈-∞时,0y ''<,从而区间1(,)2-∞为函数的凹区间,当1(,)2x ∈+∞时,0y ''>,从而区间1(,)2+∞为函数的凸区间.并且1113()0,()222f f ''==,所以113(,)22为曲线的拐点. 35.设11(1,2,)nn a n n ⎛⎫=+= ⎪⎝⎭,则{}na 是有理数列.点集{}1,2,na n =非空有界,但在有理数集内无上确界.数列{}na 递增有上界,但在有理数集内无极限.36.设11(1,2,)nn a n n ⎛⎫=+= ⎪⎝⎭,则{}na 是有理数列.点集{}1,2,nan =有界无限,但在有理数集内无不存在聚点.数列{}na 满足柯西准则,但在有理数集内不存在极限.37.不能从H 中选出有限个开区间覆盖10,2⎛⎫⎪⎝⎭.因为H中任意有限个开区间,设其中左端点最小的为12N +,则当103x N <<+时,这有限个开区间不能覆盖x.38.526323323666129.6116ln 1322361.du x u x dx x x dx x x x u u x x x x C u u u u C ⎛⎫==-+-⎪++⎝⎭+⎛⎫=-+-++ ⎪⎝⎭=+⎛⎛⎜⎜⎠⎠39.令sin ,2x a t t π=<,则 ()()222222222cos sin cos 1cos 2211sin 2arcsin .222a a x dx a td a t a tdt t dt a x t t C a a x C a -===+⎛⎫⎛=++=+-+ ⎪ ⎝⎭⎝⎰⎰⎰⎰40.()222222211131.arctan arctan arctan 1arctan 22211111arctan arctan .22221x x x xdx xd x x d x x x x x dx x x C x ⎛⎫++==-+ ⎪⎝⎭+++=-=-++⎛⎜⎠⎛⎜⎠⎰⎰41.()()23222211432.ln 1111213ln 1.33x dx dx x dxx x x x x x C +⎛⎫=+=++ ⎪++-+⎝⎭-+=++⎛⎛⎛⎜⎜⎜⎜⎠⎠⎠42.令22x t x +=-则有()()2222218,11t tx dx dtt t+-==--,()()()()()()22222124222111112212ln 2arctan ln.12122x t dx dt dt xx t t t t x x tx t C C t x x x +⎛⎫==- ⎪---⎝⎭-+++-++=-+=----+-⎛⎛⎜⎜⎠⎠43. 令tan2x t =,则有22212cos ,11t x dx dtt t -==++,22(2)111arctan 2arctan 2tan .53cos 2222141(2)d t dx dt x t C C x t t ⎡⎤===+=+⎢⎥-++⎣⎦⎛⎛⎛⎜⎜⎜⎠⎠⎠. 44.()()11111111ln ln ln ln ln 2(1)ee eeex dx xdx xdx x x x x x x e -=-+=--+-=-⎰⎰⎰.45.()()111111202222xt t t t tedx x t e dt tde te e dt e e ===-=-=⎰⎰⎰.46.12111122200011arcsin arcsin 11222211d x xdx x x x x x πππ-=-=+=+-=---⎛⎛⎜⎜⎠⎠⎰.47.22222111111lim lim 1221nn n i J n n n n n i n →∞→∞=⎛⎫=+++=⋅ ⎪++⎝⎭⎛⎫+ ⎪⎝⎭∑.其中和式是函数21()1f x x =+在[0,1]上的一个积分和,所以11200arctan 41dx J x x π===+⎛⎜⎠.48.()()()()().xxxaaaF x f t x t dt x f t dt tf t dt =-=-⎰⎰⎰.于是()()()()(),()()x xaaF x f t dt xf x xf x f t dt F x f x '''=+-==⎰⎰.49.以平面00()x x x a =<截椭球面,得一椭圆2222220022111y z x x b c a a +=⎛⎫⎛⎫-- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭.所以截面积函数为221,[,]x bc x a a a π⎛⎫-∈- ⎪⎝⎭.于是椭球面的体积22413aa x V bc dx abca ππ-⎛⎫=-= ⎪⎝⎭⎛⎜⎠.50.化椭圆为参数方程: cos ,sin ,[0,2]x a t y b t t π==∈.于是椭圆所围的面积为()2220sin cos sin A b t a t dt ab tdt abπππ'===⎰⎰.51.(1cos ),sin ,02x a t y a t t π''=-=≤≤,于是所求摆线的弧长为2222220()()2(1cos )2sin 82t s x t y t dt a t dt a dt aπππ''=+=-==⎛⎜⎠⎰⎰.52.根据旋转曲面的侧面积公式22()1()baS f x f x dxπ'=+⎰可得所求旋转曲面的面积为)202sin 1cos 22ln21S x xdx πππ⎡⎤=+=⎣⎦⎰.53.因为2222001111limlim lim 2222AAx x x A A A A xe dx xe dx e e +∞----→+∞→+∞→+∞⎛⎫⎛⎫==-=-= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎰⎰.于是无穷积分2x xe dx+∞-⎰收敛,其值为12. 54.因为22211111lim lim 1(1)(1)AAA A dx dx x dx x x x x x x +∞→+∞→+∞-⎛⎫==- ⎪+++⎝⎭⎛⎛⎛⎜⎜⎜⎠⎠⎠()111lim ln(1)ln lim ln 1ln 2ln 11ln 2.AA A x x A A x A →+∞→+∞⎛⎫⎛⎫=+--=+--+-=- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭于是无穷积分21(1)dxdxx x +∞+⎰收敛,其值为1ln 2-.55.因为1111(1)(2)2(1)(1)(2)n n n n n n n ⎡⎤=-⎢⎥+++++⎣⎦,从而级数11(1)(2)n n n n ∞=++∑的部分和为1111111111()(1)(2)2(1)(1)(2)22(1)(2)4n nk k n k k k k k k k n n ==⎡⎤⎡⎤=-=-→→∞⎢⎥⎢⎥+++++++⎣⎦⎣⎦∑∑.于是该级数收敛,其和为14. 56.因为222111cos2sin 12limlim 112n n n n n n→∞→∞-==,且级数211n n ∞=∑收敛,所以级数111cos n n ∞=⎛⎫- ⎪⎝⎭∑收敛. 57.因为1lim1212nn n n n u n →∞==<+,由根式判别法知级数121nn n n ∞=⎛⎫⎪+⎝⎭∑收敛.58.因为()21sinlim2nn nn→∞-=,且级数11n n∞=∑发散,故原级数不绝对收敛.但{}2sin n 单调递减,且2limsin 0n n→∞=,由莱布尼茨判别法知级数()121sinnn n∞=-∑条件收敛.59. 因为1111112sin sin cos cos cos cos 22222n nk k x kx k x k x x n x ==⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫=--+=-+ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭∑∑,当(0,2)x π∈时,sin 02x≠,于是.所以级数1sin n nx ∞=∑的部分和数列111cos cos 221sin 2sin sin 22nn k x n x S kx x x =⎛⎫-+ ⎪⎝⎭==≤∑当(0,2)x π∈时有界,从而由狄利克雷判别法知级数1sin n nx n ∞=∑收敛;同法可证级数1cos 2n nx n ∞=∑在(0,)x π∈上收敛.又因为2sin sin 11cos 21cos 2222nx nx nx nxn n n n n-≥=⋅=-,级数112n n∞=∑发散,1cos 2n nx n ∞=∑收敛,于是级数11cos 222n nx n n ∞=⎛⎫- ⎪⎝⎭∑发散,由比较判别法知级数1sin n nx n ∞=∑发散.所以级数1sin n nxn ∞=∑在(0,2)x π∈条件收敛.60. 判断函数项级数∑++-1)() 1(n nn n n x 在区间] 1 , 0 [上的一致收敛性. 解 记nn n n n x x v n x u ⎪⎭⎫⎝⎛+=-=1)( , ) 1()(. 则有ⅰ> 级数∑)(x un收敛;ⅱ> 对每个∈x ] 1 , 0 [, )(x v n↗;ⅲ> en x x v nn ≤⎪⎭⎫⎝⎛+=1|)(|对 ∀∈x ] 1 , 0 [ 和n ∀成立. 由Abel判别法, ∑在区间] 1 , 0 [上一致收敛. 61.)(x f n =221x n nx +, ∈x ] 1 , 0 [. 讨论函数列{)(x fn}的一致收敛性. 解 ∞→n lim )(x fn=0, ∈x ] 1 , 0 [. |)(x fn― 0|=)(x f n .可求得10max≤≤x )(x f n =,0 21) 1 (→/=n f n ) (∞→n .⇒函数列{)(x fn}在区间] 1 , 0 [上非一致收敛.62. 函数列2212,0,211()22,,210, 1.n n x x n f x n n x x n n x n ⎧≤≤⎪⎪⎪=-<≤⎨⎪⎪<≤⎪⎩,2,1=n在]1,0[上是否一致收敛?解:由于(0)0nf =,故0)0(lim )0(==∞→nn ff .当10≤<x 时,只要xn 1>,就有0)(=x f n ,故在]1,0(上有)(lim )(==∞→x f x f n n .于是函数列(8)在]1,0[上的极限函数0)(=x f ,又由于∞→==-∈n nf x f x f n n x )21()()(sup ]1,0[)(∞→n ,所以函数列(8)在[0,1]上不一致收敛. 63.)(x f n 2222xn xe n -=在R 内是否一致收敛?解 显然有)(x f n →0, |)()(|x f x fn-=)(x f n 在点n x =n21处取得极大值022121→/=⎪⎭⎫⎝⎛-ne n f n ,) (∞→n . 由系2 , )}({x fn不一致收敛.64. 函数列⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧≤<=≤<-≤≤=. 11 , 0),, 2 , 1 ( , 121 ,22,210 , 2)(22x n n n x n x n n n x x n x f n在] 1 , 0 [上是否一致收敛?解 10≤<x 时, 只要1->x n , 就有)(x fn=0. 因此,在] 1 , 0 (上有)(x f =∞→n lim )(x f n =0. 0)0(=nf, ⇒ )0(f =∞→n lim)0(n f =0.于是, 在]1 , 0 [上有)(x f =∞→n lim )(x f n =0. 但由于021|)()(|max ]1,0[→/=⎪⎭⎫⎝⎛=-∈n n f x f x fn n x ,)(∞→n ,因此 , 该函数列在] 1 , 0 [上不一致收敛.65. 求幂级数 ++++74533234333231x x x x 的收敛域 .解 ++++74533234333231x x x x ∑∞=++=02131n n n x n x 是缺项幂级数 .∞→n lim, 31||||1⇒=+n n a a 3=R . 收敛区间为)3 , 3 (-.3±=x 时,通项0→/. 因此 , 该幂级数的收敛域为)3 , 3 (-.66. 计算积分⎰-=12dx e I x , 精确到0001.0.解 =-2x e∑∞=-02,!) 1(n nnn x), (∞+∞-∈x .因此, ⎰⎰∑=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=∞=-101002!) 1(2dx n x dx en nn x ∑⎰∞==-012!) 1(n n ndx n x ∑∞=+-0!)12(1) 1(n nn n .上式最后是Leibniz 型级数 , 其余和的绝对值不超过余和首项的绝对值 . 为使10001!)12(1<+n n ,可取7≥n .故从第0项到第6项这前7 项之和达到要求的精度.于是⎰-=12dx e I x 1111111352769241112013720≈-+-+-+⋅⋅⋅⋅⋅7468.000011.000076.000463.002381.010000.033333.01=+-+-+-=.67. 把函数)(x f =)5ln(x +展开成)2(-x 的幂级数. 解+-+-+-=+-nx x x x x nn 132) 1 (32)1ln(∑∞=--=11)1 (n nn nx ,]1 , 1 (-∈x .而7ln 721ln )27ln()5ln(+⎪⎭⎫⎝⎛-+=-+=+x x x =∑∞=-+--117ln 7)2()1(n n nn nx ,]9 , 5(-∈x .68. 求幂级数∑∞=+0!1n nx n n 的和函数. 解法一 收敛域为) , (∞+∞-,设和函数为)(x S , 则有 ⎰⎰∑⎰∑∞=∞==+=⎪⎭⎫ ⎝⎛+=x xn x nn n dt t n n dt t n n dt t S 00000)1(!1!1)(∑∞=+=01!n x n xe n x .因此,∑∞=+0!1n nx n n =)(x S =x x xex xe dt t S )1()()(0+='='⎪⎭⎫ ⎝⎛⎰,∈x ), (∞+∞-.解法二∑∞=+0!1n n x n n =∑∞=+0!n nn nx ∑∞==0!n n n x ∑∞=+-1)!1(n x ne n x =∑∞=+=+=+=0)1(!n xx x x ne x e xe e n x x ,∈x ), (∞+∞-.69. 展开函数xe x xf )1()(+=. 解=+=x xxe e x f )(∑∞=+0!n nn x ∑∞=+=01!n n n x ∑∑∞=∞=-+01)!1(!n n nn n x n x =+1∑∞=1!n n n x ∑∑∞=∞=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-++=++11)!1(1!11)!1(n n nn x n n n x∑∞==++=1!11n nx n n ∑∞=∞+<+0|| ,!1n nx xn n.70. 在指定区间内把下列函数展开成傅里叶级数,)(x x f =(i ),ππ<<-x (ii ).20π<<x 解 (1)(i )函数f 及其周期延拓后的图象所示. 显然f 是按段光滑的,故由收敛定理知它可以展开成傅里叶级数. 由于011()0a f x dx xdx ππππππ--===⎰⎰.当1≥n 时,有211()cos cos 11sin |sin 1cos |0n a f x nxdx x nxdx x nx nxdx n n nx x ππππππππππππππ-----===-==⎰⎰⎰11()sin sin 11cos |cos 2,2,n b f x nxdx x nxdxx nx nxdx n n n n n n ππππππππππππ----===+⎧-⎪⎪=⎨⎪⎪⎩⎰⎰⎰当为偶数时,当为奇数时.所以在区间),(ππ-上,sin )1(2)(11nnxx f n n ∑∞=+-=(ii )函数f 及其周期延拓后的图象所示. 显然f 是按段光滑的,故由收敛定理知它可以展开成傅里叶级数. 由于20012a xdx πππ==⎰.当1≥n 时2022001cos 11sin |sin 0n a x nxdxx nx nxdxn n ππππππ==-=⎰⎰,2022001sin 11cos |cos 2n b x nxdxx nx nxdxn n πππππππ==-+=-⎰⎰.所以在区间)2,0(π上1sin ()2n nxf x n π∞==-∑. 71. 设)(x f 是以π2为周期的分段连续函数, 又设)(x f 是奇函数且满足)()(x f x f -=π试求)(x f 的Fourier 系数⎰-=πππnxdx x f b n2sin )(12的值, ,2,1=n .解 由)(x f 是奇函数,故nx x f 2sin )(是偶函数,再由)()(x f x f -=π,故有()b f x nx x n2022=⎰ππsin d()=-⎰220πππf x nx x sin d .作变换π-=x t ,则()()()b f t n t t n 20221=--⎰πππsin d()=-⎰220ππf t nt tsin d=-b n2 . 所以,02=nb ,.,2,1 =n72. 设)(x f 以π2为周期,在区间]2,0[π内,()f x x x x =≤<=⎧⎨⎪⎩⎪20202πππ,,,,试求)(x f 的Fourier 级数展开式。