高等数学A试卷A解答
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1 南京工业大学 高等数学A-2试卷(A)解答
2012--2013学年 第 二 学期 使用班级 江浦12级
一、选择题(本大题共5小题, 每小题3分, 总计15分)
1、)(C 2、()A 3、)(B 4、()D 5、)(B
二、填空题(本大题共5小题, 每小题3分,总计15分)
1、221xxy ⒉、 1 3、2 4、43 5、 2
三、解答下列各题(本大题共4小题,每小题7分,总计28分,每题要有必要的解题步骤)
1、设函数6),,(zyxyzzxxyzyxf,问在点)0,4,3(P处沿怎样的方向l,f的变化率最大?并求其最大的变化率。
解:)6,2,3()1,1,1()0,4,3(Pyxzxzygradf
f沿方向(3,2,6)l的变化率最大; ……4分
其最大的变化率为(3,4,0)7Pfgradfl。 ……3分
2、设22(,)yzfxyx,其中(,)fuv具有二阶连续偏导数,求xz、yxz2。
解:1222zyxffxx, ……3分
2111222122221112(2)(2)zyxyfffyffxyxxxx
22111222223142(1)yyfxyfffxxx ……4分
3、计算二次积分110sinxxdxydyy。
解:111000sinsinyxxxdxydydyydxyy(交换积分顺序) ……2分
120(1cos1)ydy ……3分
1(1cos1)3 ……2分
4、计算Lxds,其中L为由直线yx及抛物线2yx所围成的区域的整个边界。
解:L由1L和2L两段组成,其中1:(01)Lyxx;22:(01)Lyxx,于是 2 12LLLxdsxdsxds112200111(2)xdxxxdx ……4分
11200214xdxxxdx1(55621)12 ……3分
四、解答下列各题(本大题共4小题,每小题7分,总计28分,每题要有必要的解题步骤)
1、求曲面32xyezz在点)0,2,1(处的切平面方程和法线方程。
解:令(,,)23,zFxyzzexy点)0,2,1(处的切平面的法向量为
(1,2,0)(1,2,0)(,,)(2,2,1)2(2,1,0)zxyznFFFyxe; ……3分
切平面方程为:042yx; ……2分
法线方程为:0221zyx. ……2分
2、求函数2),(22yxyxf在区域}14),{(22yxyxD上的最大值和最小值。
解:令,02,02yyfxxf 得驻点(0,0), ……2分
);,(yxL)14(22222yxyx,
022xxLx,0212yyLy,01422yxL,
可能极值点 (0,2),(0,-2),(1,0),(-1,0), ……3分
(0,0)2f,2)2,0()2,0(ff,3)0,1()0,1(ff
函数2),(22yxyxf在区域}14),{(22yxyxD上的最大值和最小值分别为3和-2。 ……2分
3、设是由曲线2, (0z2)0,zyx绕z轴旋转而成的曲面,写出的方程并计算24(1)(81)ydzdxzydxdy,其中取下侧。
解: 的方程是22zxy(0z2); ……2分
不封闭, 设1为222,(2)zxy的上侧,则
212222004(1)(81)2ydzdxzydxdydvddrrdz, 3 (或2200[]2zDdvdxdydzzdz) ……2分
124(1)(81)2(81)24xyxyDDydzdxzydxdyydxdydxdy ……2分
故24(1)(81)242ydzdxzydxdy。 ……1分
4、求幂级数21021nnxn在收敛域(1,1)内的和函数,并求级数01(21)4nnn的和。
解:设210()21nnxsxn,2201(),11nnSxxxx, ……2分
20111()dln,1121xxSxxxxx , ……3分
210011112()2()ln3(21)4(21)22nnnnsnn。 ……2分
五、应用题(本题8分)
质点P沿着以AB为直径的半圆周,从点(1,2)A运动到点(3,4)B的过程中受变力F作用(见图)。F的大小等于点P与原点O之间的距离,其方向垂直于线段OP且与y轴正向的夹角小于2,求变力F对质点P所作的功。
解:由图可知(,),Fyx故所求的功为
ddABABWFdsyxxy ……3分
()(dd)ABBAAByxxy ……3分
312[(1)]Ddxdyxxdx=22 ……2分
六、证明题(本题6分)
设正项级数1nna发散,令12nnsaaa(1,2,)n,证明:级数1(1)nnns收敛。
证明:显然数列nS单调增加,因为1nna发散,所以limnns;
对于交错级数1(1)nnns,因为数列1ns单调减少且1lim0nns,由莱布尼兹定理知级数1(1)nnns收敛。 ……6分