03级高等数学下学期期中试题.
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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),(2yyyxyxyyxyx
故选D。
2.将直角坐标的三次积分
I = 10),(),,(111012222xyxdZDzyxfyxdyxxdxxy2211xyx
=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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(D)dZfdZdxx),sin,cos(010122
解:积分区域1,11,10),,(2222ZyxxyxxZyx
=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,11limUnUnn则11limUnUnn,故从某一项起|Un|↗,因而0limUnn
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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对于C,因为U3=cosU3, [-1,1],所以1≥U3≥cosU3,
于是cosUn≥cos1>0, n=3,4,… 故0limUnn,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(ln24kike
故:Z=)22(ln24kik,因而,Im(Z) = lnkkn,22Z。
2.设L |Z| = 2取逆时针方向,则LZZdZ)1(2=
解:在L所围区域内,)1(12ZZ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:iZiZZdZZL2)11(!12)1(012,
由Cauchy积分公式得:iziZZdZZL2)1.(2)1(122。
故原式=022xii
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(410142322d。
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4.若向量)0()(,)(22yxyxyyxayxA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(33yxyxyuyxyaaxauyxxy,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)(sinyeyyexx
因而1)(y,即cyy)( (C为常数)
故cyyeuxcos, 进而得cxyevxsin
于是)sin(cos)(cxyeicyyezfxx
=)()()sin(cosczieiciyxiyiyezx
四、(8分)计算二重积分dxdyxyxId)2(32,其中D=42),(22yxyyx ①
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解:由于区域D关于y轴对称,故ddxdyx03,ddxdyyxI22。
记;2:122yyxD 4:222yxD
则122222dddxdyyxdxdyyxI
其中932sin038.0sin2031221dddxdxdyyxId
316.02021222dddxdyyxId
故93231612III
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(2222222yxxQyxpyxyp
作上辅圆2229:yxL顺时针方向,并连接CA。
则CALLLACI,其中CALLQdypdx0
323222)11(.1122DdxdyxdyydxLQdypdxL。
31arctan31013arctan31012xpxdxAC
因则31arctan3132I
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DxyDxyDxydxdydxdyyxdzyxdxdydxdydz22)2(0221,