2011年考研数学(二)试题答案速查一、选择题(1)C (2)B (3)C (4)C (5)A (6)B (7)D (8)D 二、填空题(9(10)e sin xx − (11)ln(1 (12)1λ(13)712(14)2 三、解答题 (15)13α<<. (16)极小值13y =−,极大值1y =, 凸区间为1(,)3−∞,凹区间为1(,)3+∞,拐点为11(,)33.(17)11112(1,1)(1,1)(1,1)f f f '''''++. (18)π()arcsin4x y x =−. (19)略. (20)(Ⅰ)9π4V =.(Ⅱ)27π8W g ρ=. (21)a .(22)(Ⅰ)5=a .(Ⅱ)112324=+−βααα,2122=+βαα,31235102=+−βααα.(23)(Ⅰ)1112223331231101,0,1,0,0,1,0110p k p k p k k k k λλλ⎛⎫⎛⎫⎛⎫ ⎪ ⎪ ⎪=−=====≠ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪−⎝⎭⎝⎭⎝⎭.(Ⅱ)001000100⎛⎫⎪= ⎪ ⎪⎝⎭A .2011年全国硕士研究生入学统一考试数学(二)参考答案一、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,只有一个选项是符合题目要求的.请将所选项前的字母填在答题纸...指定位置上. (1)【答案】C .【解答】由泰勒展开定理33sin ()3!x x x o x =−+,33(3)sin 33()3!x x x o x =−+.所以,333339()3sin sin 33(3)()4()22x x f x x x x x o x x o x =−=−−−+=+.当0x →时,3()4f x x ,所以选择C.(2)【答案】B .【解答】2330()2()lim x x f x f x x →−22330()(0)2()2(0)lim x x f x x f f x f x →−−+= 330()(0)()(0)lim 2x f x f f x f x x →⎡⎤−−=−⎢⎥⎣⎦(0)2(0)(0)f f f '''=−=−. 故应选B. (3)【答案】C .【解答】(2)(3)(1)(3)(1)(2)()(1)(2)(3)x x x x x x f x x x x −−+−−+−−'=−−−231211(1)(2)(3)x x x x x −+=−−− 令2()31211g x x x =−+,由于2124311120∆=−⨯⨯=>,故()g x 有两个不同的实根,且不是1,2,3,所以()f x 有两个不同的驻点. (4)【答案】C.【解答】由题可知特征方程为 220r λ−=,特征根12r r λλ==−,,则齐次方程通解为12e e x x y C C λλ−=+. 方程2e x y y λλ''−=的特解可设为1e x y x a λ=⋅⋅,方程2e xy y λλ−''−=的特解可设为2exy x b λ−=⋅⋅,则由微分方程解的结构可知,方程2e e xx y y λλλ−''−=+可设特解(e e )x x y x a b λλ−=+.(5)【答案】A . 【解答】由题设条件,(0,0)(0,0)()()(0)(0)0zf xg y f g x ∂''===∂,(0,0)(0,0)()()(0)(0)0zf xg y f g y ∂''===∂.故,(0,0)点为函数()()z f x f y =的驻点.又22(0,0)(0)(0)z A f g x ∂''==∂,2(0,0)(0)(0)0z B f g x y ∂''===∂∂,22(0,0)(0)(0)zC f g y∂''==∂.所以2(0)(0)(0)(0)AC B f g g f ''''−=.如果(0,0)点为函数()()z f x f y =的极小值点, 则要求20,0A AC B >−>,已知有()0,(0)0f x g ><,所以,(0)0,g (0)0f ''''<>, 故正确答案选A . (6)【答案】B . 【解答】当π04x <<时,有0sin cos 1cot x x x <<<<,所以ln sin ln cos ln cot x x x <<,由定积分的性质,答案选B . (7)【答案】D .【解答】易知100110,001⎛⎫⎪= ⎪⎪⎝⎭A B 100001010⎛⎫ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭B =E即12,=AP B P B =E ,所以1112121−−−A =P P =P P ,选答案D . (8)【答案】D .【解答】易知**,()3,()1r r ==AA =O A A ,*=A x 0的基础解系有3个线性无关的向量,1234,,,αααα是*=A x 0的解;又因为T (1,0,1,0)是方程组0Ax =的一个基础解系,即13+=0αα,所以13,αα线性相关,则方程组*=A x 0的基础解系为234,,ααα,选答案D .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).【解答】0012121ln 1(1)ln()22limlim 012lim e e 2x x x x x xxxx →→⎡⎤+++−⎢⎥⎢⎥⎣⎦→⎛⎫+== ⎪⎝⎭00212ln 21limlimln 2222eeex x x x x →→−⋅====(10)【答案】esin xx −.【解答】d d e (e cos e d )x xx y x x C −−⎰⎰=⋅+⎰e (cos d )x x x C −=+⎰e (sin )x x C −=+由于(0)0,y =故0C =,所以e sin x y x −=. (11)【答案】ln(1+.【解答】ππ440sec d ln |sec tan |ln(1s x x x x ===+=⎰.(12)【答案】1λ【解答】()()0111()d ed ed e d xxt t x xf x x x x x x t t λλλλλλλλλ+∞+∞+∞+∞−−−−∞==⋅==⎰⎰⎰⎰. (13)【答案】712. 【解答】由题设条件令cos sin x r y r θθ=⎧⎨=⎩, 其中ππ,02sin 42r θθ,所以, ππ2sin 2sin 322ππ044d d cos sin d sin cos d d Dxy r r r r r r θθσθθθθθθ=⋅⋅=⎰⎰⎰⎰⎰⎰ππ4622ππ44(2sin )27sin cos d sin 4312θθθθθ===⎰. (14)【答案】2.【解答】由于二次型f 对应矩阵111131111⎛⎫⎪= ⎪ ⎪⎝⎭A ,()()111131140111λλλλλλλ−−−−=−−−=−−=−−−E A , 得1230,1,4λλλ===,因此f 的正惯性指数为2.三、解答题: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.请将答案写在答题纸...指定位置上. (15)(本题满分10分)解:当0α时,220ln(1)d limlim ln(1)d xxx x t t x t t x αα−→+∞→+∞+=⋅+=+∞⎰⎰与已知矛盾,不和题意. 因为22230110000ln(1)d ln(1)1limlim lim lim 0xx x x x t t x x x x x x ααααααα++++−−−→→→→++===⋅=⎰, 所以30α−>,即3α<.又因为223201222ln(1)d ln(1)210lim lim lim lim(1)(1)1xx x x x xt t x x x x x x x ααααααααα−−−→+∞→+∞→+∞→+∞+++====−−+⎰, 所以32α−<,即1α>. 综上可得,13α<<.(16)(本题满分11分)解:对参数方程求导,得22d 1d ()d 1d yt t y x x t t−'==+, 2222222231d()12(1)(1)2141()d d (1)1(1)d t t t t t t t y x x t t t t t−+−−⋅+''=⋅=⋅=+++. 令()0y x '=,得1t =±. 当1t =时,得53x =,13y =−,0y ''>. 故13y =−为极小值. 当1t =−时,得1x =−,1y =,0y ''<. 故1y =为极大值. 令()0y x ''=,得0t =,13x y ==. 当0t <时,得13x <,0y ''<;当0t >时,13x >,0y ''>. 所以曲线()=y y x 的凸区间为1,3⎛⎫−∞ ⎪⎝⎭,凹区间为1,3⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭,11(,)33为拐点. (17)(本题满分9分) 解:[][]12,(),()()zf xy yg x y f xy yg x yg x x∂'''=⋅+⋅∂ []211112,()(,())(,())()zf xy yg x y f xy yg x x f xy yg x g x x y∂'''''⎡⎤=++⎣⎦∂∂ []{}22122(),()()[,()][,()]()g x f xy yg x yg x f xy yg x x f xy yg x g x '''''''+⋅+⋅+又()g x 在1x =可导,且为极值,所以(1)0g '=,所以,21111121d |(1,1)(1,1)(1,1).d d x y zf f f x y =='''''=++ (18)(本题满分10分)解: 由题当0x =时,有d 0,(0)1,tan d yy y xα'===. 方程d tan d y x α=两边对x 求导,可得222d d sec d d y x x αα⋅=① 由d d d d y x x α=,则①式可化为222d d d 1d d d y y y x x x⎡⎤⎛⎫+⋅=⎢⎥ ⎪⎝⎭⎢⎥⎣⎦,即方程()21y y y ''''=+ ② 令y p '=,有d d py py''=,则②式可化为3d d p p p p y =+ ③由于0y p '=≠,所以③变为2d 1d pp y=+ ④ 解方程④得1arctan p y C =+. 再有(0)0,(0)1,y y '==可得1π4C =. 所以,πtan 4y y ⎛⎫'=+⎪⎝⎭,分离变量,两边积分得2πsin e 4xy C ⎛⎫+= ⎪⎝⎭. 由(0)0y =,得22C =,因此π()4x y x =−.(19)(本题满分10分)证:(Ⅰ)设()()1ln 1,0,f x x x n ⎡⎤=+∈⎢⎥⎣⎦.显然()f x 在10,n⎡⎤⎢⎥⎣⎦上满足拉格朗日中值定理:()1111110ln 1ln1ln 1,0,1f f n n n n n ξξ⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫−=+−=+=⋅∈ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪+⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭当10,n ξ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭时,11111111101n n n nξ⋅<⋅<⋅+++,即111111n n n ξ<⋅<++,x111ln 11n n n⎛⎫<+< ⎪+⎝⎭. 结论得证.(Ⅱ)利用(Ⅰ)的结论,可以得到11ln(1)1n n <++,所以11ln 101n n ⎛⎫−+< ⎪+⎝⎭得到1n n a a +<,即数列{}n a 单调递减.因为,1111ln ln 1ln nnn k k a n n k k ==⎛⎫=−>+− ⎪⎝⎭∑∑,而,()11112341ln 1ln ln ln 1123nnk k k n n k k n ==++⎛⎫⎛⎫⎛⎫+==⋅⋅=+ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭∑∏, 所以,()1111ln ln 1ln ln 1ln 0nnn k k a n n n n k k ==⎛⎫=−>+−>+−> ⎪⎝⎭∑∑.(20)(本题满分11分) 解:(Ⅰ)12V V V =+()()12222112π2d π1d y y y y y −=−+−⎰⎰23212π3y y ⎛⎫=− ⎪⎝⎭+1321π3y y −⎛⎫− ⎪⎝⎭=π1534⎛⎫+− ⎪⎝⎭=9π4(Ⅱ)22d π(2)(1)d π(2)1(1)d W g y y y g y y y ρρ⎡⎤=−−+−−−⎣⎦12222112π(2)(1)d π(2)1(1)d W g y y y g y y y ρρ−⎡⎤=−−+−−−⎣⎦⎰⎰1232322112π(22)d (44)d g y y y y y y y y ρ−⎛⎫=−−++−+ ⎪⎝⎭⎰⎰11122432231222222111121112224π2243243yy y y y g yy ρ−−−−⎛⎫⎪=−−++−+ ⎪ ⎪⎝⎭27π8g ρ=.(21)(本题满分11分) 解:110d (,)d xyI x x yf x y y ''=⎰⎰1100d (,)d x x x ydf x y y '=⎰⎰ ()()111000d ,,d x x x x y f x y f x y y ⎡⎤''=−⎢⎥⎣⎦⎰⎰()11d (,1)(,)d x x x x f x f x y y ''=−⎰⎰.因为(,1)0f x =,所以(,1)0x f x '=.110d (,)d x I x x f x y y '=−⎰⎰1100d (,)d x y xf x y x '=−⎰⎰111000d (,)(,)d y xf x y f x y x ⎡⎤=−−⎢⎥⎣⎦⎰⎰1100d (1,)(,)d y f y f x y x ⎡⎤=−−⎢⎥⎣⎦⎰⎰ d (,)d Df x y x y =⎰⎰a =.(22)(本题满分11分)解:(Ⅰ)由于123,,ααα不能由123,,βββ线性表示,则对于123123(,,,,,)βββααα进行初等行变换:123123(,,,,,)βββααα= 11310112401313115a ⎛⎫ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭113101011112023014a ⎛⎫ ⎪→− ⎪ ⎪−⎝⎭113101011112005210a ⎛⎫ ⎪→− ⎪ ⎪−−⎝⎭. 当5a =时,1231231(,,)2(,,,)3r r =≠=ββββββα,此时,1α不能由123,,βββ线性表示,故5a =.(Ⅱ)对123123(,,,,,)αααβββ进行初等行变换:123123(,,,,,)=αααβββ101113013124115135⎛⎫ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭101113013124014022⎛⎫ ⎪→ ⎪ ⎪⎝⎭101113013124001102⎛⎫ ⎪→ ⎪ ⎪−−⎝⎭1002150104210001102⎛⎫ ⎪→ ⎪ ⎪−−⎝⎭.故112324=+−βααα,2122=+βαα,31235102=+−βααα.(23)(本题满分11分)解:(Ⅰ)设()()TT121,0,1,1,0,1=−=αα,则()()1212,,=−ααααA ,即1122,=−=ααααA A ,从而A 有特征值121,1λλ=−=,对应的特征向量分别为()1110k k ≠α,()2220k k ≠α. 由于()2A =R ,所以30λ=.由于A 是三阶实对称矩阵,故不同特征值对应的特征向量相互正交,设30λ=对应的特征向量为()T3123,,x x x =α,则T 13T230,0.⎧=⎨=⎩αααα即13130,0.x x x x −=⎧⎨+=⎩ 解此方程组,得()T30,1,0=α,故30λ=对应的特征向量为()3330k k ≠α.故A 的所有特征值为1231,1,0λλλ=−==,对应的特征向量分别为()1110k k ≠α,()2220k k ≠α和()3330k k ≠α.(Ⅱ)由于不同特征值对应的特征向量已经正交,只需单位化:))()T T T3121231231,0,1,1,0,1,0,1,0==−====αααβββααα. 令()123,,=βββQ ,则T110−⎛⎫⎪== ⎪ ⎪⎝⎭ΛQ AQ , T =A Q QΛ022012200110220010022⎛⎫−⎛⎫ ⎪ ⎪ ⎪−⎛⎫ ⎪ ⎪ ⎪= ⎪ ⎪ ⎪⎪ ⎪ ⎪⎝⎭ ⎪ ⎪− ⎪ ⎪⎝⎭⎪⎝⎭222200002201022⎛⎫−⎛⎫ ⎪− ⎪ ⎪⎪ ⎪= ⎪ ⎪⎪ ⎪⎪ ⎪⎪ ⎪⎝⎭ ⎪⎝⎭001000100⎛⎫⎪= ⎪⎪⎝⎭.。