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周周清 9.1-9.7
-by 可爱因子大橙子 可爱因子章鱼烧
1.(数一二三)设函数z(x,y)由方程lnz yzcosx2确定,则dz| ____ .
(0,0)
2.(数一二三)设函数 f (x)c x2nex2 ,且满足 f (x)dx 1 ,其中c 为仅与n有关
n n 0 n 2 n
的数.若c 1,则c ____
0 4
3.(数一二三)设y ,y 是一阶线性非齐次微分方程 y p(x)yq(x)的两个特解,若常
1 2
数,使y y 是该方程的解,y y 是该方程对应的齐次方程的解,则____.
1 2 1 2
1 1 1 1 2 1 2 2
(A). , (B). , (C). , (D). ,
2 2 2 2 3 3 3 3
4.(数一三)设随机变量序列X ,,X ,独立同分布,且满足EX DX 1.记(x)为
1 n i i
标准正态分布的分布函数,Y X X .已知(0.44)0.67,利用随机变量序列 Y
n n1 n n
以及中心极限定理估计,8.8 X X 8.8的概率约为____.
201 1
5.(数一二三)
0 |sin |
6.(数一二三) 设 → +函 ∞数 的=全微. 分为 ( 为常
数),且 , , 。 , = 2 + + 2 + ,
(Ⅰ)求 0,0 =−;3 ' 1,1 =3
(Ⅱ)求点 , 到曲线 上的点的距离的最大值.
7.(数一二三−)1,设−1是 矩 阵, ,=0 ,非齐次线性方程组 的3个解向量
满足 × , = −2 , = ,
求1方, 程2, 组3 1的+通 2解=. 1,2,3,4 2+2 3 = −2,1,5,3 2 3+3 1 = 11,5,−6,7
= 周周清 9.1-9.7
-by 可爱因子大橙子 可爱因子章鱼烧
1.(数一二三)设函数z(x,y)由方程lnz+yz+cosx=2确定,则dz| =____.
(0,0)
[知识点]:全微分
[解析]:答案:−e2dy
将点(0,0)代入已知方程可得,lnz(0,0)+1=2,解得z(0,0)=e.
对已知方程两端分别关于x,y求偏导数可得
1 z z 1 z z
+ y −sinx=0, +z+ y =0
z x x z y y
1 z 1 z
将x=0, y=0,z =e代入上述两方程,可得 =0, +e=0,解得
e x e y
(0,0) (0,0)
z z
=0, =−e2.
x y
(0,0) (0,0)
因此,dz| = −e2dy
(0,0)
[易错点]:根据全微分的定义按部就班计算即可。2.(数一二三)设函数 f (x)=c x2ne−x2 ,且满足 + f (x)dx= 1 ,其中c 为仅与
n n 0 n 2 n
n 有关
的数.若c =1,则c = ____
0 4
[知识点]:数列递推
164
[解析]:答案:
105
记I = + x2ne−x2dx,则 + f (x)dx=c I .当n1时,
n n n n
0 0
I = + x2ne−x2 dx=− 1 + x2n−1d(e−x2 )
n 0 2 0
=− 1 x2n−1e−x2 | + −(2n−1) + x2n−2e−x2 dx
2 0 0
= 2n−1 + x2n−2e−x2 dx= 2n−1 I .
2 0 2 n−1
7 7 5 7 5 3 1
由此可得I = I = I = = I . (1)
4 2 3 2 2 2 2 2 2 2 0
又因为c =1,而 + c e−x2 dx= 1 ,所以I = + e−x2 dx= 1 .从而由(1)式可得
0 0 0 2 0 0 2
105 + 1 164
I = .由于 f (x)dx=c I = ,故c = .
4 324 0 4 4 4 2 4 105
[易错点]:由分部积分找到递推关系是难点,计算量也较大,注意细心。3.(数一二三)设y ,y 是一阶线性非齐次微分方程y+ p(x)y=q(x)的两个特解,若常
1 2
数,使y +y 是该方程的解,y −y 是该方程对应的齐次方程的解,则
1 2 1 2
_ _ _ _ .
1 1 1 1 2 1 2 2
(A).= ,= (B).=− ,=− (C).= ,= (D).= ,=
2 2 2 2 3 3 3 3
[知识点]:微分方程解的结构
1 1
[解析]:答案:(A).= ,=
2 2
由题意知,
y+ p(x)y =q(x),y + p(x)y =q(x)
1 1 2 2
又由题设知,y +y 也是y+ p(x)y=q(x)的解,故
1 2
(y +y )+ p(x)(y +y )=q(x) (1)
1 2 1 2
整理(1)式,得
[y+ p(x)y ]+[y + p(x)y ]=q(x)
1 1 2 2
即(+)q(x)=q(x).故+=1
又由y −y 是y+ p(x)y=0的解知
1 2
(y −y )+ p(x)(y −y )=0. (2)
1 2 1 2
整理得
[y+ p(x)y ]−[y + p(x)y ]=0
1 1 2 2
即(−)q(x)=0,故−=0
+=1, 1 1
联立 解得= ,=
−=0, 2 2
[易错点]:对微分方程解的结构理解深度不够,且本题字母较多,注意细心计算。4.(数一三)设随机变量序列X , ,X , 独立同分布,且满足EX = DX =1.记
1 n i i
( x )
为标准正态分布的分布函数,Y = X −X .已知(0.44)0.67,利用随机变量序列
n n+1 n
Y 以及中心极限定理估计,−8.8 X −X 8.8的概率约为____.
n 201 1
[知识点]:中心极限定理
[解析]:答案:0.34
由于Y = X −X ,故
n n+1 n
200
X −X =(X −X )+(X −X )+ +(X −X )=Y
201 1 201 200 200 199 2 1 i
i=1
又因为X , ,X , 独立同分布,所以
1 n
E(Y )=E(X −X )=E(X )−E(X )=0
n n+1 n n+1 n
D(Y )=D(X −X )=D(X )+D(X )=2
n n+1 n n+1 n
200
根据列维林德伯格中心极限定理,Y 近似服从均值为0,方差为400的正态分布,
i
i=1
200
Y
i
于是 i=1 近似服从N(0,1),从而
20
200
Y
200 i
P X −X 8.8 = P Y 8.8= P−0.44 i=1 0.44
201 1 i 20
i=1
=(0.44)−(−0.44)=(0.44)−1−(0.44)
=2(0.44)−120.67−1=0.34.
[易错点]:中心极限定理需要理解到位,直接套用即可。𝑥
∫ |sin𝑡|𝑑𝑡
5.(数一二三) 𝑙𝑖𝑚 0 = .
𝑥→+∞ 𝑥
[知识点]:积分的平均值极限
2
[解析]:答案: .
𝜋
𝜋
|sin 𝑡|以π为周期,它在每个周期上的积分相等,且∫ |sin𝑡|d𝑡 =2.
0
故当𝑛𝜋 ≤𝑥 ≤(𝑛+1)𝜋时,有
𝑛𝜋 𝑥 (𝑛+1)𝜋
2𝑛 =∫ |sin𝑡|d𝑡 ≤∫ |sin𝑡|d𝑡 ≤∫ |sin𝑡|d𝑡 ≤2(𝑛+1),
0 0 0
从而
𝑥
2𝑛 ∫ |sin𝑡|𝑑𝑡 2(𝑛+1)
≤ 0 ≤ .
(𝑛+1)𝜋 𝑥 𝑛𝜋
上式令𝑛 →∞,有
𝑥
∫ |sin𝑡|𝑑𝑡 2
𝑙𝑖𝑚 0 = .
𝑥→+∞ 𝑥 𝜋
[易错点]:这题的关键在于把分子看作函数的积分平均值,本质上是考查积分的平均值极限,
1 𝜋 2
因为|sin 𝑡|是周期函数,极限就是它在一个周期上的平均值,即 ∫ sin𝑡d𝑡 = .
𝜋 0 𝜋6.(数一二三)设函数𝑓(𝑥,𝑦)的全微分为𝑑𝑓(𝑥,𝑦)=(2𝑎𝑥+𝑏𝑦)𝑑𝑥+(2𝑏𝑦+𝑎𝑥)𝑑𝑦(𝑎,𝑏为常
数),且𝑓(0,0)=−3,𝑓 ′(1,1)=3。
𝑥
(Ⅰ)求 𝑓(𝑥,𝑦);
(Ⅱ)求点(−1,−1)到曲线𝑓(𝑥,𝑦)=0上的点的距离的最大值.
[知识点]:多元函数全微分
[解析]:过程如下:
(Ⅰ):由已知,有𝑓′ =2𝑎𝑥+𝑏𝑦,𝑓′ =2𝑏𝑦+𝑎𝑥,则𝑓′′ =𝑏 =𝑓′′ =𝑎,即𝑎=𝑏.
𝑥 𝑦 𝑥𝑦 𝑦𝑥
由𝑓′(1,1)=3,得2𝑎+𝑏 =3,故𝑎 =𝑏 =1,从而
𝑥
d𝑓(𝑥,𝑦)=(2𝑥+𝑦)d𝑥+(2𝑦+𝑥)d𝑦
=2𝑥d𝑥+𝑦d𝑥+2𝑦d𝑦+𝑥d𝑦
=d(𝑥2+𝑦2)+d(𝑥𝑦)
=d(𝑥2+𝑦2+𝑥𝑦+𝑐).
故𝑓(𝑥,𝑦)=𝑥2+𝑦2+𝑥𝑦+𝑐,由𝑓(0,0)=−3,得𝑐 =−3,故
𝑓(𝑥,𝑦)=𝑥2+𝑦2+𝑥𝑦−3
(Ⅱ):设𝑓(𝑥,𝑦)=0上任一点为(𝑥,𝑦),则点(−1,−1)到点(𝑥,𝑦)的距离为
𝑑 =√(𝑥+1)2+(𝑦+1)2
那么原问题转变为求(𝑥+1)2+(𝑦+1)2在条件𝑥2+𝑦2+𝑥𝑦−3=0下的最大值.
常规套路是利用拉格朗日乘数法,令𝐿 =(1+𝑥)2+(1+𝑦)2+𝜆(𝑥2+𝑦2+𝑥𝑦−3),则
𝐿 ′=2(1+𝑥)+𝜆(2𝑥+𝑦)=0,
𝑥
{𝐿 ′=2(1+𝑦)+𝜆(2𝑦+𝑥)=0,
𝑦
𝐿 ′=𝑥2+𝑦2+𝑥𝑦−3=0.
𝜆
由一式与二式消去变量𝜆,得(𝑥−𝑦)(𝑥+𝑦−1)=0.
当𝑥 =𝑦时,代人三式,解得𝑥 =𝑦 =±1;
当𝑥+𝑦 =1时,代人三式,解得𝑥 =2,𝑦=−1或者𝑥 =−1,𝑦=2.
比较大小,d2(1,1)=8,d2(−1,−1)=0,d2(2,−1)=d2(−1,2)=9.
故所求最大值为√9=3.
[易错点]:这题有一个特别需要注意的地方,就是最终要求的距离要转化为根号下二次多项
式的最值来处理. 若一开始就把含根号的距离函数硬套进拉格朗日乘子法,计算会非常复杂.
7.(数一二三)设𝐴是𝑚×𝑛矩阵,𝑟(𝐴)=𝑛−2,非齐次线性方程组𝐴𝑥 =𝑏的 3 个解向量𝛼 ,𝛼 ,𝛼 满足𝛼 +𝛼 = (1,2,3,4)𝑇,𝛼 +2𝛼 =(−2,1,5,3)𝑇,2𝛼 +3𝛼 =(11,5,−6,7)𝑇,
1 2 3 1 2 2 3 3 1
求方程组𝐴𝑥 =𝑏的通解.
[知识点]:利用非齐次线性方程组解的性质,构造特解和对应齐次方程组的基础解系,结合
矩阵秩确定基础解系所含向量个数,进而得到通解。
[解析]:依题设,找出 𝐴𝑥 =0 的基础解及 𝐴𝑥 =𝑏 的一个特解.
由解的性质,知 𝐴𝛼 =𝑏,𝐴𝛼 =𝑏,故 𝐴(
𝛼1+𝛼2)=𝑏,取
1 2
2
1 1 3 T
𝜂∗ = (𝛼 +𝛼 )=( ,1, ,2)
2 1 2 2 2
为 𝐴𝑥 =𝑏 的特解. 又
𝐴(𝛼 +𝛼 )=2𝑏, 𝐴(𝛼 +2𝛼 )=3𝑏, 𝐴(2𝛼 +3𝛼 )=5𝑏,
1 2 2 3 3 1
故
𝐴[3(𝛼 +𝛼 )−2(𝛼 +2𝛼 )]=6𝑏−6𝑏 =0,
1 2 2 3
𝐴[(2𝛼 +3𝛼 )−(𝛼 +𝛼 )−(𝛼 +2𝛼 )]=5𝑏−5𝑏 =0,
3 1 1 2 2 3
所以
𝜂 =3(𝛼 +𝛼 )−2(𝛼 +2𝛼 )=(7,4,−1,6)T,
1 1 2 2 3
𝜂 =(2𝛼 +3𝛼 )−(𝛼 +𝛼 )−(𝛼 +2𝛼 )=(12,2,−14,0)T
2 3 1 1 2 2 3
为 𝐴𝑥 =0 的解,且线性无关(不成比例).
又 𝑟(𝐴)=𝑛−2,故 𝜂 ,𝜂 是 𝐴𝑥 =0 的基础解系,故 𝐴𝑥 =𝑏 的通解为
1 2
1 3 T
𝑘 (7,4,−1,6)T+𝑘 (12,2,−14,0)T+( ,1, ,2) (𝑘 ,𝑘 为任意常数).
1 2 2 2 1 2
[易错点]:构造齐次方程组解时线性运算出错,判断基础解系向量线性无关失误,或对矩阵
秩与基础解系向量个数关系把握不准,导致通解错误。