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2016考研数学(一)名师解析全真模拟试题分析

时间:2023-10-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:有c都为非负数时,所以{xn}有下界.此时,由xn≥1(n=2,3,…)知即{xn}单调不增.因此由数列极限存在准则Ⅱ知存在,记为A.对所给递推式两边令n→∞取极限得,即A=1.由此得到考虑极限:所以,附注 数列极限有两个存在准则:准则Ⅰ:设数列{xn},{yn}及{zn}满足yn≤xn≤zn(n

2016考研数学(一)名师解析全真模拟试题分析

一、选择题

答案

(1)由于978-7-111-48611-4-Chapter18-2.jpg,所以

所以选(B).

附注 要记住公式:978-7-111-48611-4-Chapter18-4.jpg

(2)由于利用对称区间上定积分的性质可得

所以 PMN.因此选(C).

附注 应记住对称区间上定积分的性质:设fx)在[-aa](a>0)上连续,则

此外,当fx)是非奇非偶函数时有

(3)令x=et,则x2y″+xy′+y=2sinlnx成为

所以,原方程有形如y=tacost+bsint)=(acoslnx+bsinlnx)lnx的特解.因此选(B).

附注 所给微分方程是2阶欧拉方程,令x=et可以转换成2阶常系数线性微分方程,由此即可确定应具有的特解形式.

(4)当978-7-111-48611-4-Chapter18-9.jpg的收敛半径为1时,它在x=-1处可能条件收敛978-7-111-48611-4-Chapter18-10.jpg也可能不是条件收敛978-7-111-48611-4-Chapter18-11.jpg978-7-111-48611-4-Chapter18-12.jpg978-7-111-48611-4-Chapter18-13.jpg978-7-111-48611-4-Chapter18-14.jpg,但当978-7-111-48611-4-Chapter18-15.jpg在点x=-1处条件收敛时,它的收敛半径必为1.于是收敛半径为1是978-7-111-48611-4-Chapter18-16.jpg在点x=-1处条件收敛的必要而非充分条件.因此选(B).

附注 对于幂级数978-7-111-48611-4-Chapter18-17.jpg,当其收敛半径为R(正数)时,978-7-111-48611-4-Chapter18-18.jpg内绝对收敛,但在端点x=-RR处可能收敛(条件收敛或绝对收敛),也可能发散,应视{an}而定.

(5)由于B=P-1AP,所以当A有特征值λ及对应的特征向量α时,B有特征值λ及对应的特征向量P-1α.因此由A可逆知B可逆,所以B有特征值978-7-111-48611-4-Chapter18-19.jpg及对应的特征向量P-1α.因此选(C).

附注 应记住以下结论:

设A是n矩阵,有特征值λ及对应的特征向量α,则B=P-1APPn阶可逆矩阵)有特征值λ和对应的特征向量P-1α;当A可逆时,A的伴随矩阵A有特征值978-7-111-48611-4-Chapter18-20.jpg及对应的特征向量α.

(6)由于当(Ⅰ)与(Ⅱ)等价时,(Ⅰ)与(Ⅱ)等秩;当AB等价时,AB等秩,反之也对,所以选项(A)、(C)、(D)都正确,因此选(B).

附注 当(Ⅰ)与(Ⅱ)等秩时,(Ⅰ)与(Ⅱ)未必等价.例如,α1=(1,0,0)Tα2=(0,1,0)Tβ1=(1,0,0)Tβ2=(0,0,1)T.显然rα1α2)=rβ1β2),但是α2不能由β1β2线性表示,即α1α2β1β2不等价.

由本题可知:题中的(Ⅰ)、(Ⅱ)等价与AB等价是有区别的,应注意这一点.

(7)记Ci={第i次取球取到的是白球}(i=1,2),则

所以978-7-111-48611-4-Chapter18-22.jpg

因此选(B).

附注 本题有两点值得注意:

(Ⅰ){第二次取球才取到白球}与{第二次取球取到的是白球}这两个随机事件是有区别的.

(Ⅱ)随机事件{第i次取球取到白球}(i=1,2,3)的概率是相等的,都为978-7-111-48611-4-Chapter18-24.jpg

(8)由于978-7-111-48611-4-Chapter18-25.jpg,所以

978-7-111-48611-4-Chapter18-27.jpg978-7-111-48611-4-Chapter18-28.jpg

所以,四个统计量中方差最小者为S2XY,因此选(D).

附注 记住以下结论:

X1X2,…,Xn是来自总体XNμσ2)的随机样本,记978-7-111-48611-4-Chapter18-29.jpg978-7-111-48611-4-Chapter18-30.jpg,则978-7-111-48611-4-Chapter18-31.jpgD978-7-111-48611-4-Chapter18-32.jpg

二、填空题

(9)由978-7-111-48611-4-Chapter18-33.jpg

5fx)-2=f′x)-5e5x 以及f(0)=1,f′(0)=8,

所以有978-7-111-48611-4-Chapter18-34.jpg

x→0,由上式得

f″(0)=5f′(0)+5×5=65.

附注 本题也可以解答如下:由于对所给等式两边关于x求导

5fx)-2=f′x)-5e5x

上式对x求导得

5f′x)=f″x)-25e5x,即f″x)=5f′x)+25e5x.

于是利用f(0)=1,f′(0)=8得

f″(0)=5×8+25×1=65.

(10)显然x=0,y=0时,所给方程成为∫0zet2dt=0,从而z(0,0)=0.此外,所给方程两边对x求偏导数978-7-111-48611-4-Chapter18-35.jpg,即978-7-111-48611-4-Chapter18-36.jpg

从而978-7-111-48611-4-Chapter18-37.jpg

附注978-7-111-48611-4-Chapter18-38.jpg也可以由978-7-111-48611-4-Chapter18-39.jpgy求偏导数算出978-7-111-48611-4-Chapter18-40.jpg,然后将x=y=z=0代入计算得到.但题解中由978-7-111-48611-4-Chapter18-41.jpg按定义计算978-7-111-48611-4-Chapter18-42.jpg更加快捷些.

(11)设切点为Mx0y0z0),则S在点M处的法向量为(2x0-1,2y0,2z0),于是由切平面与π1π2都垂直知

所以978-7-111-48611-4-Chapter18-44.jpg978-7-111-48611-4-Chapter18-45.jpg

MS知,x20+y20+z20=x0,即978-7-111-48611-4-Chapter18-46.jpg,解此方程得978-7-111-48611-4-Chapter18-47.jpg

所以切点为978-7-111-48611-4-Chapter18-48.jpg978-7-111-48611-4-Chapter18-49.jpg,因此所求的切平面方程为978-7-111-48611-4-Chapter18-50.jpg,即978-7-111-48611-4-Chapter18-51.jpg

978-7-111-48611-4-Chapter18-52.jpg,即978-7-111-48611-4-Chapter18-53.jpg

附注 计算曲面S的切平面时,如果未知切点坐标,总是根据有关条件先计算切点坐标,然后写出切平面方程.

(12)978-7-111-48611-4-Chapter18-54.jpg

附注 题解中有两点值得注意:

(Ⅰ)当曲线C是正向平面闭曲线时,曲线积分978-7-111-48611-4-Chapter18-55.jpg通常用格林公式计算比较快捷.

(Ⅱ)对于二重积分,应先利用积分区域的对称性化简以后再行计算,具体说,设D满足某种对称性,则二重积分978-7-111-48611-4-Chapter18-56.jpg其中,D1D按对称性划分成的两部分之一.

(13)显然|A|=2,此外

所以978-7-111-48611-4-Chapter18-58.jpg

附注 计算矩阵的行列式时,以下结论是常用的:

AB都是n阶矩阵,则

|AB|=|A||B|,|kA|=kn|A|(k是常数),|A|=|A|n-1n>1,AA的伴随矩阵).

A可逆时,978-7-111-48611-4-Chapter18-59.jpg

(14)由于978-7-111-48611-4-Chapter18-60.jpg,所以

附注 由于Fx)只有间断点x=0,1,2,所以X的分布列为

三、解答题

(15)D如图答8-15的阴影部分所示,所以

其中978-7-111-48611-4-Chapter18-66.jpg978-7-111-48611-4-Chapter18-67.jpg978-7-111-48611-4-Chapter18-68.jpg

图答 8-15

所以978-7-111-48611-4-Chapter18-70.jpg

附注 应记住以下公式

f1x),f2x)都是连续函数,且0≤f1x)≤f2x)(0≤axb).

D={(xy)|0≤axbf1x)≤yf2x)},则Dx轴旋转一周而成的旋转体体积

Dy轴旋转一周而成的旋转体体积

(16)n=2时,由于978-7-111-48611-4-Chapter18-73.jpg

所以,此时fxy)在点(0,0)处不连续.(www.xing528.com)

n≥3时,由于当(xy)→(0,0)时由

知,978-7-111-48611-4-Chapter18-75.jpg,所以此时fxy)在点(0,0)处连续,因此使fxy)在点(0,0)处连续的最小n值为3.

所以,此时fxy)在点(0,0)处不可微.978-7-111-48611-4-Chapter18-77.jpg,同样有fy(0,0)=0.于是当(xy)→(0,0)时由

知,978-7-111-48611-4-Chapter18-79.jpg

所以,此时fxy)在点(0,0)处可微.因此使fxy)在点(0,0)处可微的最小n值为4.

附注 本题的fxy)在点(0,0)处连续或可微都是由定义证明的.

设二元函数gxy)在点(x0y0)处的某个邻域内有定义,如果

fxy)在点(x0y0)处可微.

(17)由题设知{xn}是正项数列,且对n=1,2,…有

978-7-111-48611-4-Chapter18-82.jpgc都为非负数时,978-7-111-48611-4-Chapter18-83.jpg

所以{xn}有下界.此时,由xn≥1(n=2,3,…)知

即{xn}单调不增.因此由数列极限存在准则Ⅱ知978-7-111-48611-4-Chapter18-85.jpg存在,记为A.对所给递推式两边令n→∞取极限得978-7-111-48611-4-Chapter18-86.jpg,即A=1.

由此得到978-7-111-48611-4-Chapter18-87.jpg

考虑极限978-7-111-48611-4-Chapter18-88.jpg(即将欲求的极限式中的xn改为x,则当n→∞时,x→1):

所以,978-7-111-48611-4-Chapter18-90.jpg

附注 数列极限有两个存在准则:

准则Ⅰ:设数列{xn},{yn}及{zn}满足

ynxnznn=1,2,…),

978-7-111-48611-4-Chapter18-91.jpg,则978-7-111-48611-4-Chapter18-92.jpg

准则Ⅱ:设数列{xn}是由递推式x1xn+1=fxn)(n=1,2,…)确定.

如果{xn}单调不减有上界或单调不增有下界,则978-7-111-48611-4-Chapter18-93.jpg存在.

当数列{xn}由递推式确定时,通常总是利用数列极限存在准则Ⅱ,先确定978-7-111-48611-4-Chapter18-94.jpg存在,然后对所给递推式两边令n→∞取极限算出极限值.

(18)记978-7-111-48611-4-Chapter18-95.jpg,则

且当x=-1,1时,所给幂级数都成为收敛级数

所以所给级数的收敛域为[-1,1].

x∈[-1,0)∪(0,1]有

且当x=0时,978-7-111-48611-4-Chapter18-99.jpg,所以所给幂级数的和函数为

附注 本题解答有两点值得注意:

(Ⅰ)所给幂级数是缺项幂级数,所以应将幂级数记为978-7-111-48611-4-Chapter18-101.jpg,然后用比值法确定这个幂级数的收敛域.

(Ⅱ)x∈[-1,0)∪(0,1]时978-7-111-48611-4-Chapter18-102.jpg的和函数sx)也可计算如下:

由于978-7-111-48611-4-Chapter18-103.jpg978-7-111-48611-4-Chapter18-104.jpg,所以

(19)记S(不妨设其为外侧)围成的空间区域为Ω,则由高斯公式得

由于S是半空间x>0内任意有向闭曲面,所以由上式得

978-7-111-48611-4-Chapter18-108.jpg

它的通解为978-7-111-48611-4-Chapter18-109.jpg

上式两边令x→0+取极限,且与题设978-7-111-48611-4-Chapter18-110.jpg比较得

所以C=-1,将它代入式(1)得f978-7-111-48611-4-Chapter18-112.jpg

附注 闭曲面上的关于坐标的曲面积分通常用高斯公式计算比较快捷.高斯公式为:

Σ是光滑或分块光滑有向闭曲面(外侧),它围成的空间闭区域为ΩPxyz),Qxyz),Rxyz)都在Ω上具有连续偏导数,则

(20)由题设知(1,2,2,1)T-(1,-2,4,0)T=(0,4,-2,1)T是方程组Ax=0的解,所以有

4α2-2α3+α4=0,即α4=-4α2+2α3.

于是由A=(α1α2α3α4)的秩为3知,α1α2α3线性无关.

此外,由题设(1,-2,4,0)T是方程组Ax=β的解得

β=α1-2α2+4α3

于是方程组By=α1+2α2,即为

α3α2α1α1+2α2+2α3)y=α1+2α2. (1)

由于式(1)的系数矩阵的秩为3,且对应的齐次方程组有基础解系(2,2,1,-1)T.此外,式(1)有特解(0,2,1,0)T.所以方程组By=α1+2α2的通解为

y=C(2,2,1,-1)T+(0,2,1,0)T(其中,C是任意常数).

附注 要记住齐次线性方程组Ax=0(其中,A是m×n矩阵,x是n维未知列向量)的基础解系中所包含的线性无关解向量个数为n-r(A).

(21)(Ⅰ)由于

所以fx1x2x2)的矩阵978-7-111-48611-4-Chapter18-115.jpg

由于B有特征值为λ=0,1,4,所以有978-7-111-48611-4-Chapter18-116.jpg,即a=3,b=1.

(Ⅱ)由以上计算知978-7-111-48611-4-Chapter18-117.jpg

B对应λ=0的特征向量为α=(a1a2a3),则α满足

由于978-7-111-48611-4-Chapter18-119.jpg

所以式(1)与方程组978-7-111-48611-4-Chapter18-120.jpg同解,可取它的基础解系为α,即α=(1,0,-1)T.

B对应λ=1的特征向量为β=(b1b2b3T,则β满足

由于

所以式(2)与方程组978-7-111-48611-4-Chapter18-123.jpg同解,可取它的基础解系为β,即β=(-1,1,-1)T.

B对应λ=4的特征向量为γ=(c1c2c3T,则由B是实对称矩阵知γαβ都正交,于是有

可取它的基础解系为γ,即γ=(1,2,1)T.显然αβγ两两正交,现将它们单位化:

Q=(ξ1ξ2ξ3)(正交矩阵),则x=Qy,即978-7-111-48611-4-Chapter18-126.jpg

使得 fx1x2x3)=y22+4y23(标准形).

附注 题中的A不是实对称矩阵,所以要用正交变换fx1x2x3)=xTAx化为标准形,必须首先将fx1x2x3)改写成xTBx(其中,B是实对称矩阵).此外,要熟练掌握,用正交变换把二次型化成标准形的方法.

(22)(Ⅰ)由于当y>0时,

所以,978-7-111-48611-4-Chapter18-128.jpg978-7-111-48611-4-Chapter18-129.jpg,其中,

附注 对于二维连续型随机变量XY),必须掌握其两种条件概率PXa|Yb)和PXa|Y=b)的计算方法.

(23)(Ⅰ)由于EX=0·θ2+1·2θ(1-θ)+2·θ2+3·(1-2θ)=3-4θ.

样本值的平均值978-7-111-48611-4-Chapter18-132.jpg

所以由矩估计法,令EX=x¯,即3-4θ=2得θ的矩估计值978-7-111-48611-4-Chapter18-133.jpg

(Ⅱ)由题设知978-7-111-48611-4-Chapter18-134.jpg,所以对于任意实数y,由中心极限定理(具体是棣莫弗-拉普拉斯定理)得

因此,所求的参数为978-7-111-48611-4-Chapter18-136.jpg

附注 计算关于随机变量X~Nμσ2)的概率问题时,总是引入标准化随机变量X978-7-111-48611-4-Chapter18-137.jpg978-7-111-48611-4-Chapter18-138.jpg,则X0~N(0,1)(标准正态分布),于是X的分布函数978-7-111-48611-4-Chapter18-139.jpg(其中,Φu)是标准正态分布函数),即978-7-111-48611-4-Chapter18-140.jpg

由此可知,当978-7-111-48611-4-Chapter18-141.jpg时,X~Nab2).本题中的参数就是如此得到的.

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