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周周清 9.15-9.21
-by 可爱因子大橙子 可爱因子章鱼烧
x1x
1.(数一二三)求曲线 y (x0)的斜渐近线方程.
(1x)x
2.(数一二三)已知函数 f(u)连续,z(x,y) f(sinxcosy)sin(x y), z(0,0)0.
z z
若 sin2xsin2y,则 f(u)____.
x y
1
3.(数一二三)计算 dx ____.
5 x2 4x3
12x2
(x), 0 x,
4.(数一二三)设随机变量X 的概率密度为 f(x) 4 ,其中0
0, 其他.
且为未知参数,X ,X ,,X 是来自总体X 的简单随机样本.记ˆ为的矩估计量,X 为
1 2 n
样本均值,则下列说法正确的是____.
5 2 3 2
(A)ˆ X,D(ˆ ) (B)ˆ X,D(ˆ )
3 9n 5 9n
5 2 3 2
(C)ˆ X,D(ˆ ) (D)ˆ X,D(ˆ )
3 15n 5 15n
5.(数一二三)设 在 上有二阶导数, 且 , ,证明: 当
时,有 , . = =0 ″ <0 ∈
2
, 0< < −
6.(数一二三)已知函数 在 上有二阶连续导数, ,且 ,
有 ,设 是 曲 线 [0,+∞)上任一点 处 的0切=线 在' 0轴=的0截距 (∈ [0,+),∞求)
″ >0 . = , >0
7 l→i . m0( + 数 一 二 + 三 ) ' 设3阶实对称矩阵 的特征值为2,3,4, 是 的伴随矩阵. 若对任意3维实
∗
列向量 ,都有 ,则 的最小取值 为 _______.
∗
− ≤ 周周清 9.15-9.21
-by 可爱因子大橙子 可爱因子章鱼烧
x1+x
1.(数一二三)求曲线y = (x0)的斜渐近线方程.
(1+x)x
[知识点]:极限计算
x 1
[解析]:答案:y = +
e 2e
y
根据斜渐近线的定义,先计算 lim .
x→+ x
y xx x x 1 x
lim = lim = lim = lim 1−
x→+ x x→+(1+x)x x→+1+x x→+ 1+x
x
1 −(1+x) −(1+x) − lim x
= lim
1−
=e x→+1+x =e−1
x→+ 1+x
x
下面计算 lim(y− )
x→+ e
x x x 1 x xln x +1
lim y− = lim x − = lim e 1+x −1 (1)
x→+ e x→+ 1+x e x→+ e
由(1)式继续计算可得
x x xln x +1 e xln 1+ x x +1 −1~xln 1+ x x +1 x x
lim y− = lim e 1+x −1========== lim xln +1
x→+ e x→+e x→+e 1+x
1
1 x t=1 x 1 1 t 1
= lim x2ln +x === lim ln +
ex→+ 1+x et→0+ t2 1+ 1 t
t
1 1
ln +t − +1
1 1+t 洛必达1 1+t 1 t 1
= lim === lim = lim =
et→0+ t2 et→0+ 2t et→0+ 2t(1+t) 2e
x 1
因此,所求斜渐近线方程为y = +
e 2e
[易错点]:极限计算的技巧方法等需要熟练度,尤其是在形式比较复杂的情况下。2.(数一二三)已知函数 f(u)连续,z(x,y)= f(sinx+cosy)−sin(x+y), z(0,0)=0.
z z
若 + =sin2x−sin2y,则 f(u)=____.
x y
[知识点]:多元函数微分
[解析]:答案: f(u)=u2 −1
z z
分别计算 ,
x y
z
= f(sinx+cosy)cosx−cos(x+ y)
x
z
=−f(sinx+cosy)sin y−cos(x+ y)
y
于是,
z z
+ = f(sinx+cosy)(cosx−sin y)−2cos(x+ y).
x y
z z
另一方面,由 + =sin2x−sin2y可得
x y
f(sinx+cosy)(cosx−siny)−2cos(x+y)=sin2x−sin2y
整理可得
sin2x−sin2y+2cos(x+ y)
f(sinx+cosy)=
cosx−sin y
2(sinxcosx−sin ycosy+cosxcosy−sinxsin y)
=
cosx−sin y
2(cosx−sin y)(sinx+cosy)
= =2(sinx+cosy)
cosx−sin y
令u=sinx+cosy,则由上式可得 f(u)=2u,于是 f(u)=u2 +C,其中C为待定常
数.将 x=0,y=0 代入 z(x,y)= f(sinx+cosy)−sin(x+y) 可得 z(0,0)= f(1) .结合
z(0,0)=0可得, f(1)=0,进一步解得C =−1.因此, f(u)=u2 −1
[易错点]:求导的时候脑子要清醒,不要被繁杂的公式扰乱,并合理构造微分方程。+ 1
3.(数一二三)计算 dx=____ .
5 x2 −4x+3
[知识点]:反常积分的计算
1
[解析]:答案: ln2
2
+ 1 + 1 1 + 1 1
dx= dx= − dx
5 x2 −4x+3 5 (x−3)(x−1) 2 5 x−3 x−1
1 x−3 | 1 5−3 1
= ln += 0−ln = ln2
2 x−1 5 2 5−1 2
+ 1 1 + 1 + 1
[易错点]:本题需要注意的点是, − dx不能写成 dx− dx
5 x−3 x−1 5 x−3 5 x−1
的形式,因为这两个反常积分都发散,没法算。12x2
(−x), 0 x,
4.(数一三)设随机变量X 的概率密度为 f(x)= 4 ,其中
0, 其他.
0
ˆ
且为未知参数,X ,X , ,X 是来自总体X 的简单随机样本.记为的矩估计量,
1 2 n
X 为
样本均值,则下列说法正确的是____.
5 2 3 2
ˆ ˆ ˆ ˆ
(A)= X,D()= (B)= X,D()=
3 9n 5 9n
5 2 3 2
ˆ ˆ ˆ ˆ
(C)= X,D()= (D)= X,D()=
3 15n 5 15n
[知识点]:数字特征计算
5 2
ˆ ˆ
[解析]:答案:(A)= X,D()=
3 9n
根据数学期望的定义,
+ 12x3 12 ( )
E(X)= xf(x)dx= (−x)dx= x3−x4 dx
− 0 4 4 0
12x4 x5 | 12 5 3
= − = =
4 4 5 0 4 20 5
5 5
ˆ
由此可得,= E(X),用样本均值X 代替E(X)可得的矩估计量为= X .
3 3
进一步计算可得
+ 12x4 12 ( )
E(X2)= x2f(x)dx= (−x)dx = x4 −x5 dx
− 0 4 4 0
12x5 x6 | 12 6 2
= − = = 2
4 5 6 0 4 30 5
2 3 2 2
从而D(X)=E(X2)−[E(X)]2 = 2 − =
5 5 25
因此,
5 25 25 D(X) 252 2
ˆ
D()= D
X
= D(X)= = =
3 9 9 n 9n 25 9n
[易错点]:按规矩一步一步来计算即可,注意积分的时候计算较复杂,谨防出错。5.(数一二三)设𝑓(𝑥)在[𝑎,𝑏]上有二阶导数, 且𝑓(𝑎)=𝑓(𝑏)=0,𝑓″(𝑥)<0,证明: 当𝑥 ∈
2 𝑏
(𝑎,𝑏)时,有0<𝑓(𝑥)< ∫ 𝑓(𝑥)𝑑𝑥.
𝑏−𝑎 𝑎
[知识点]:罗尔定理、函数单调性分析、泰勒公式、积分运算。
[解析]:先证 𝑓(𝑥)>0.
由𝑓(𝑎)=𝑓(𝑏)=0及罗尔定理,知存在 𝑥 ∈(𝑎,𝑏),使得 𝑓′(𝑥 )=0, 由𝑓″(𝑥)<0,知
0 0
𝑓′(𝑥)单调递减,则当𝑥 ∈(𝑎,𝑥 )时,𝑓′(𝑥)>𝑓′(𝑥 )=0,从而𝑓(𝑥)单调递增,故𝑓(𝑥)>𝑓(𝑎)=
0 0
0;当𝑥 ∈(𝑥 ,𝑏)时,𝑓′(𝑥)<𝑓′(𝑥 )=0,知𝑓(𝑥)单调递减, 故𝑓(𝑥)>𝑓(𝑏)=0,综上所述,
0 0
当𝑥 ∈(𝑎,𝑏)时,𝑓(𝑥)>0.
2 𝑏
下证 𝑓(𝑥)< ∫ 𝑓(𝑥) 𝑑𝑥.
𝑏−𝑎 𝑎
应用泰勒公式,将𝑓(𝑥)在 𝑥 =𝑡 ∈(𝑎,𝑏) 处展开, 有
𝑓″(𝜉)
𝑓(𝑥)=𝑓(𝑡)+𝑓′(𝑡)(𝑥−𝑡)+ (𝑥−𝑡)2,
2!
其中𝜉介于𝑥与𝑡之间.
由𝑓″(𝑥)<0, 知𝑓″(𝜉)<0, 故𝑓(𝑥)<𝑓(𝑡)+𝑓′(𝑡)(𝑥−𝑡).
在[𝑎,𝑏]上, 上式两边同时对𝑡积分, 得
𝑏 𝑏 𝑏
∫ 𝑓(𝑥) 𝑑𝑡 <∫ 𝑓(𝑡) 𝑑𝑡+∫ 𝑓′(𝑡)(𝑥−𝑡) 𝑑𝑡,
𝑎 𝑎 𝑎
即
𝑏 𝑏 𝑏
(𝑏−𝑎)𝑓(𝑥)<∫ 𝑓(𝑡) 𝑑𝑡+(𝑥−𝑡)𝑓(𝑥)|𝑏 +∫ 𝑓(𝑡) 𝑑𝑡 =2∫ 𝑓(𝑡) 𝑑𝑡,
𝑎
𝑎 𝑎 𝑎
2 𝑏
故 𝑓(𝑥)< ∫ 𝑓(𝑥) 𝑑𝑥, 所证不等式成立.
𝑏−𝑎 𝑎
[易错点]:用罗尔定理找导数为零的点时逻辑不清晰,泰勒公式展开及积分运算过程中符号、
计算出错,影响不等式证明。6.(数一二三)已知函数𝑓(𝑥)在[0,+∞)上有二阶连续导数,𝑓(0)=𝑓′(0)=0,且𝑥 ∈[0,+∞),
有𝑓″(𝑥)>0,设𝐹(𝑥)是曲线𝑦 =𝑓(𝑥)上任一点(𝑥,𝑓(𝑥))处的切线在𝑥轴的截距(𝑥 >0),求
lim[𝐹(𝑥)+𝐹′(𝑥)].
𝑥→0+
[知识点]:曲线切线、洛必达法则及二阶导数性质。
1
[解析]:答案: .
2
由已知, 点(𝑥,𝑓(𝑥))处的切线方程为
𝑌−𝑓(𝑥)=𝑓′(𝑥)(𝑋−𝑥),
令𝑌 =0, 可得切线在𝑥轴上的截距为
𝑓(𝑥)
𝐹(𝑥)=𝑥− (𝑥 >0).
𝑓′(𝑥)
由 𝑓″(𝑥)>0, 知𝑓′(𝑥)>𝑓′(0)=0,
𝑓(𝑥) 𝑓(𝑥)
lim𝐹(𝑥)= lim [𝑥− ]=−lim =0,
𝑥→0+ 𝑥→0+ 𝑓′(𝑥) 𝑥→0+𝑓′(𝑥)
𝑓′(𝑥)2−𝑓(𝑥)𝑓″(𝑥) 𝑓(𝑥)𝑓″(𝑥)
lim𝐹′(𝑥)= lim [1− ]= lim
𝑥→0+ 𝑥→0+ 𝑓′(𝑥)2 𝑥→0+ 𝑓′(𝑥)2
𝑓(𝑥) 𝑓′(𝑥) 1
=𝑓″(0)lim =𝑓″(0)lim = ,
𝑥→0+𝑓′(𝑥)2 𝑥→0+2𝑓′(𝑥)𝑓″(𝑥) 2
故
1 1
lim[𝐹(𝑥)+𝐹′(𝑥)]=0+ = .
𝑥→0+ 2 2
[易错点]:求切线截距时求导错误,用洛必达法则处理极限时步骤失误,对二阶导数性质应
用不当。7.(数一二三)设 3 阶实对称矩阵𝐴的特征值为 2,3,4,𝐴∗是𝐴的伴随矩阵. 若对任意 3 维实
列向量𝑋,都有|𝑋𝑇𝐴∗𝑋−𝑋𝑇𝐴𝑋|≤𝑎𝑋𝑇𝑋,则𝑎的最小取值为 _______.
[知识点]:实对称矩阵可正交相似对角化的性质,伴随矩阵特征值与原矩阵特征值的关系。
[解析]:答案:10.
由已知,∣𝐴 ∣=2×3×4=24,𝐴∗的特征值为
∣𝐴 ∣ ∣𝐴 ∣ ∣𝐴 ∣
=12, =8, =6.
2 3 4
由𝐴为实对称矩阵,知存在正交矩阵𝑄,使得
2 0 0 12 0 0
𝑄𝑇𝐴𝑄 =(0 3 0), 𝑄𝑇𝐴∗𝑄 =(0 8 0).
0 0 4 0 0 6
故
∣𝑋𝑇𝐴∗𝑋−𝑋𝑇𝐴𝑋 ∣=∣𝑋𝑇(𝐴∗−𝐴)𝑋 ∣
代入𝑋 =𝑄𝑌,得
上式=∣(12−2)𝑦2+(8−3)𝑦2+(6−4)𝑦2 ∣
1 2 3
=∣10𝑦2+5𝑦2+2𝑦2 ∣
1 2 3
≤10(𝑦2+𝑦2+𝑦2)
1 2 3
=10𝑌𝑇𝑌
又𝑋𝑇𝑋 =𝑌𝑇𝑄𝑇𝑄𝑌 =𝑌𝑇𝑌,故当∣𝑋𝑇𝐴∗𝑋−𝑋𝑇𝐴𝑋 ∣≤𝑎𝑋𝑇𝑋时,有∣𝑋𝑇𝐴∗𝑋−𝑋𝑇𝐴𝑋 ∣≤𝑎𝑌𝑇𝑌,
所以 𝑎 的最小取值为10.
[易错点]:伴随矩阵特征值计算错误,正交相似对角化应用不当,或不等式放缩时对系数最
大值判断失误。