03级高等数学下学期期中试题.

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1

03级高等数学下学期期中试题

一、单选择(每小题4分,共16分)

1.将数坐标下的二次积分I = dfd)sin,cos(0sin242化为直角坐标下的二次积分,

则 I = [ ]

(A)dyyxfxxdx),(1012 (B) dyyxfxxdx),(11012

(C)dxyxfyyydy),(2012 (D) dxyxfyydydxyxfydy),(0212),(0012

解:积分区域D =

sin20,24)4,(xx

= 211,10),(xyxxyx

= 21,20,10,0),(2yyyxyxyyxyx

故选D。

2.将直角坐标的三次积分

I = 10),(),,(111012222xyxdZDzyxfyxdyxxdxxy2211xyx

=10,22)4,(x

化为柱面坐标下的三次积分,则I = [ ]

(A)dZZfddxx),4sin,cos(001222

(B)dZfZdZdxx),4sin,cos(00122

(C)dZZfdd),sin,cos(10102 感谢朱卫明同学帮我编辑这份word文稿!!!

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2

(D)dZfdZdxx),sin,cos(010122

解:积分区域1,11,10),,(2222ZyxxyxxZyx

=1,10,22),,(2ZxxZ

=10,0,20,22),,(ZZxxxZ

故选B

3.设∑为曲面x2+y2+z2=a2 (z≤0)取上侧,则当f(x,y,z)为下述哪个函数时,曲面积分0),,(dzdyzyxf,

f(x,y,z) = [ ]

(A)exsinZ (B)x3y2Z (C)xy2cos(1+Z2) (D)x4+y2

解:∑在向yaz平面内投影时要分成前后两个部分:∑前、∑后,它们在yoz平面内的投影区域相同,都是yz,(如图),关于Z轴对称,因此dzdyzyxf),,(

=DyzDyzdydzzyzyafdydzzyzyaf),,(),,(222222

若被积函数是关于x的偶函数,则上式=0,选项D符合要求。

4.下列结论正确的是:

(A)若1,11limnnUnUnUn则发散

(B)若1212)(nnnUU收敛,则1nUn收敛

(C)若Un+1=cosUn(n=1,2,…)则1nUn收敛

(D)若1,11limnnUnUnUn则收敛

解:若,11limUnUnn则11limUnUnn,故从某一项起|Un|↗,因而0limUnn

所以1nUn发散,因此A为正确选项。

对于B,可举反例1)1(nn, 感谢朱卫明同学帮我编辑这份word文稿!!!

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3

对于C,因为U3=cosU3, [-1,1],所以1≥U3≥cosU3,

于是cosUn≥cos1>0, n=3,4,… 故0limUnn,因而1nUn发散

对于D,可举反例1)1(nn。

二、填空题(每小题4分,共20分)

1.若eZ –(1+i)I = 0,则Im(z)=

解:(1+i)i = ei(ln(1+i)= )24(2lnkxiie=2ln24ike=)22(ln24kike

故:Z=)22(ln24kik,因而,Im(Z) = lnkkn,22Z。

2.设L |Z| = 2取逆时针方向,则LZZdZ)1(2=

解:在L所围区域内,)1(12ZZ有两个孤立奇点,Z=0 和Z=1

分别以这两个点为圆心,41为半径作两个小圆,L1,L2,取道时计方向,

由复合闭路定理得12222)1()1()1(LLLZZdZZZdZZZdZ

由高阶导数公式得:iZiZZdZZL2)11(!12)1(012,

由Cauchy积分公式得:iziZZdZZL2)1.(2)1(122。

故原式=022xii

3.旋转抛物面Z=x2+y2,在0≤Z≤1那部分曲面的面各S =

解:曲面22yxz(0≤z≤1,x≥0,y≥0)在xoy平面内的投影区域D为:10,20)4(

由对称性可知dddxdyyxdASD222410102444144

)155(601)241(6)41(410142322d。

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4.若向量)0()(,)(22yxyxyyxayxA为某函数u(x,y)的梯度,则a = .

解:由题设可知22)(,)(yxyuyxayxuyx,

于是的点处连续在0)(2,)()2()2(33yxyxyuyxyaaxauyxxy,因为Uxy=Uyx

故a=2.

5.设L:01222zyxzyx,其线密度μ=1,则L关于Z轴的转动愤量Iz=

解:3432)(32)(22222dsdszyxdsyxIzLLL.

轮换对称线

三、(8分)已知yxyyevux)sin(cos,求解析和数ivuf)8((单独和Z表示)

解:1)cossin(1)sin(cosyyevuyyevuxyyxxx

由xuvuyyx2,,代入上式得:1)cossin(1)sin(cosyyeuuyyeuuxxyxyx

从而得1sincosyeuyeuxyxx

由①得),(coscosyyeydxeuxx

代入②得1sin)(sinyeyyexx

因而1)(y,即cyy)( (C为常数)

故cyyeuxcos, 进而得cxyevxsin

于是)sin(cos)(cxyeicyyezfxx

=)()()sin(cosczieiciyxiyiyezx

四、(8分)计算二重积分dxdyxyxId)2(32,其中D=42),(22yxyyx ①

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5

解:由于区域D关于y轴对称,故ddxdyx03,ddxdyyxI22。

记;2:122yyxD 4:222yxD

则122222dddxdyyxdxdyyxI

其中932sin038.0sin2031221dddxdxdyyxId

316.02021222dddxdyyxId

故93231612III

五、计算下列曲线积分

1.(7分)dzyzdyyxdxyxIL)()()(,其中L:2122zyxyx从Z轴正向看去逆时针方向。

解:(法一)取∑为L所圈平面,由stokas公式得:

dzdyyzykyxzyxdydxdxdzdzdyI

∑上侧的单位法向量为31,31,31n,

由两类曲面积分之间的关系可得:dAdzdyI31

(法二)设L在xoy面上投影曲线为Г,由z=z-x+y得dz=-dxx+dy,

故))(2()()(dydxxdyyxdxyxI

=dyydxyxI)2()22( Green 公式 Dxydxdy

其中:Dxy:x2+y2≤1

(法三):L的参数方程为ttztytxsincos2sincost从0到2π 感谢朱卫明同学帮我编辑这份word文稿!!!

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dtttttdttttdtttI)cos)(sincos2(cos)sin(cos)sin()sin(cos02

dtttttt)cos2sin2sincossin3(022

2.(9分) 229yxxdyydxLI,其中L为从点A(0,1)经曲线21yx至点B(0,1),

再从B点经抛物线y = x2+x-1至点C(1,1)的路戏。

解:记,9,92222yxxQyxyP

则0)9()9(2222222yxxQyxpyxyp

作上辅圆2229:yxL顺时针方向,并连接CA。

则CALLLACI,其中CALLQdypdx0

323222)11(.1122DdxdyxdyydxLQdypdxL。

31arctan31013arctan31012xpxdxAC

因则31arctan3132I

六、(10分)计算曲面积分22)1(yxdydxzdxydzdzxdyI,其中Σ是柱面x2+y2=1被平面z=0和x-y+z=2所截出的部分的外侧。

记:Σ1:0122zyx取上侧;Σ2:yxzyx2122取上侧;Σ2上的单位法向量为31,31,31n

于是dydxdxydzdzxdyI)12((22121

其中DxyDxyDxydxdydxdyyxdzyxdxdydxdydz22)2(0221,