2003年重庆大学高等数学考研试题
考研数学真题答案2003
考研数学真题答案2003考研数学真题答案2003年的试卷包含了高等数学、线性代数和概率论与数理统计三个部分。
以下是对2003年考研数学真题的部分答案的概述：高等数学部分：1. 选择题：本部分通常包括对函数、极限、导数、积分等基本概念的考查。
例如，对于一个给定的函数，考生需要判断其在某一点的连续性或可导性，或者计算特定极限的值。
2. 填空题：填空题可能要求考生填写函数的导数、积分或者解决一些基本的数学问题。
3. 解答题：解答题通常包括计算复杂积分、求解微分方程、证明定理等。
例如，考生可能需要使用分部积分法或者换元积分法来计算一个复杂的定积分。
线性代数部分：1. 选择题：考查矩阵的基本运算、向量空间的概念、线性变换等。
2. 填空题：可能要求考生计算矩阵的特征值、特征向量或者判断向量组的线性相关性。
3. 解答题：解答题可能包括求解线性方程组、证明矩阵的某些性质或者进行矩阵的分解。
概率论与数理统计部分：1. 选择题：考查概率的基本概念、随机变量及其分布、大数定律和中心极限定理等。
2. 填空题：可能要求考生计算某个随机事件的概率或者求随机变量的期望和方差。
3. 解答题：解答题可能包括证明概率论中的某些定理、计算统计量的分布或者进行假设检验。
注意：以上只是对2003年考研数学真题答案的一个大致概述，具体的题目和答案需要参考当年的真题试卷和标准答案。
由于篇幅限制，这里无法提供完整的题目和详细解答，建议考生查阅当年的真题及答案解析，以便更准确地复习和准备考试。
结尾：考研数学的复习是一个系统而深入的过程，需要考生对各个知识点有透彻的理解，并且通过大量的练习来提高解题能力。
希望考生能够合理安排时间，系统复习，最终在考试中取得优异的成绩。
2003年考研数学一试题及完全解析(Word版)
2003年全国硕士研究生入学统一考试数学(一)试卷答案解析一、填空题（本题共6小题，每小题4分，满分24分. 把答案填在题中横线上）（1） )1ln(12)(cos lim x x x +→ =e1 .【分析】 ∞1型未定式，化为指数函数或利用公式)()(lim x g x f )1(∞=)()1)(lim(x g x f e -进行计算求极限均可.【详解1】 )1ln(12)(cos lim x x x +→=xx x ecos ln )1ln(1lim20+→,而 212cos sin lim cos ln lim )1ln(cos ln lim02020-=-==+→→→x x xx x x x x x x ， 故 原式=.121ee=-【详解2】 因为 2121lim )1ln(1)1(cos lim 2202-=-=+⋅-→→xxx x x x ， 所以 原式=.121ee=-【评注】 本题属常规题型（2） 曲面22y x z +=与平面042=-+z y x 平行的切平面的方程是542=-+z y x .【分析】 待求平面的法矢量为}1,4,2{-=n，因此只需确定切点坐标即可求出平面方程, 而切点坐标可根据曲面22y x z +=切平面的法矢量与}1,4,2{-=n平行确定.【详解】 令 22),,(y x z z y x F --=，则x F x 2-='，y F y 2-='， 1='z F .设切点坐标为),,(000z y x ，则切平面的法矢量为 }1,2,2{00y x --，其与已知平面042=-+z y x 平行，因此有11422200-=-=-y x ， 可解得 2,100==y x ，相应地有 .520200=+=y x z故所求的切平面方程为0)5()2(4)1(2=---+-z y x ，即 542=-+z y x . 【评注】 本题属基本题型。
2003年考研数学试题详解及评分参考
相互独立，于是 Z 2 ~ c 2 (1) ，从而
c2 n 1 = : F (n,1) . 故选 (C) . X 2 Z2 1
三、 （本题满分 10 分） 过坐标原点作曲线 y = ln x 的切线， 该切线与曲线 y = ln x 及 x 轴围成平面图形 D . (1) 求 D 的面积 A ； (2) 求 D 绕直线 x = e 旋转一周所得旋转体的体积 V . 解 (1) 设切点的横坐标为 x0 ，则曲线 y = ln x 在点 ( x0 , ln x0 ) 处的切线方程是
2
有 a2 =
p p 2 p 2 1 x cos 2 xdx = [ x 2 sin 2 x - ò 2 x sin 2 xdx] ò 0 0 p 0 p
p 1 p [ x cos 2p 0 - ò cos 2 xdx] = 1 . 0 p æ1 ö æ1 ö æ1ö æ1 ö ÷ ç ÷ ç ÷ ç (4) 从 R 2 的基 a 1 = ç , a = 到基 b = , b = 2 1 2 ç 0÷ ç - 1÷ ç1÷ ç 2÷ ÷ 的过渡矩阵为 è ø è ø è ø è ø æ2 3 ö 【答】 应填 ç ç - 1 - 2÷ ÷. è ø
s s za , X + za ) ，由于 za = z0.025 ， 1 - 0.025 = 0.975 = F (1.96 ) ，数据代入， n 2 n 2 2 1 1 得置信区间为 (40 ´1.96, 40 + ´ 1.96) = ( 39.51, 40.49 ) 16 16
(X 二、选择题（本题共 6 小题，每小题 4 分，满分 24 分） (1) 设函数 f ( x) 在 (-¥,+¥) 内连续，其导函数的图形如图所示，则 f ( x) 有 (A) 一个极小值点和两个极大值点 (B) 两个极小值点和一个极大值点 (C) 两个极小值点和两个极大值点 (D) 三个极小值点和一个极大值点 【答】 应选 (C). 【解】 在 y 轴左侧，因 f ¢( x) 由正变负再变正，故 f ( x ) 由增变减再变增，从而有一个极 大值点和一个极小值点；而在 y 轴右侧，因 f ¢( x) 由负变正，故 f ( x) 由减变增，从而有 一个极小值点；又在点 x = 0 左右领域， f ¢( x) 由正变负， f ( x) 由增变减，且 f ( x) 在点
2003年考研数学试题及答案
2003年考研数学（二）真题评注一、填空题（本题共6小题，每小题4分，满分24分. 把答案填在题中横线上）（1） 若0→x 时，1)1(412--ax 与x x sin 是等价无穷小，则a= .（2） 设函数y=f(x)由方程4ln 2y x xy =+所确定，则曲线y=f(x)在点(1,1)处的切线方程是 .（3） xy 2=的麦克劳林公式中nx 项的系数是 .（4） 设曲线的极坐标方程为)0(>=a e a θρ ，则该曲线上相应于θ从0变到π2的一段弧与极轴所围成的图形的面积为 .（5） 设α为3维列向量，Tα是α的转置. 若⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡----=111111111T αα，则ααT = .（6） 设三阶方阵A,B 满足E B A B A =--2，其中E 为三阶单位矩阵，若⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-=102020101A ，则=B .二、选择题（本题共6小题，每小题4分，满分24分. 每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求，把所选项前的字母填在题后的括号内）（1）设}{},{},{n n n c b a 均为非负数列，且0lim =∞→n n a ,1lim =∞→n n b ,∞=∞→n n c lim ,则必有(A) n n b a <对任意n 成立. (B) n n c b <对任意n 成立.(C) 极限n n n c a ∞→lim 不存在. (D) 极限n n n c b ∞→lim 不存在. [ ]（2）设dx x xa n n nn n +=⎰+-123101, 则极限n n na ∞→lim 等于 (A) 1)1(23++e . (B) 1)1(231-+-e .(C) 1)1(231++-e . (D) 1)1(23-+e . [ ]（3）已知xxy ln =是微分方程)(y x x y y ϕ+='的解，则)(y x ϕ的表达式为（A ） .22xy - (B) .22x y(C) .22yx - (D) .22y x [ ]（4）设函数f(x)在),(+∞-∞内连续，其导函数的图形如图所示，则f(x)有(A) 一个极小值点和两个极大值点.(B) 两个极小值点和一个极大值点. (C) 两个极小值点和两个极大值点.(D) 三个极小值点和一个极大值点. [ ]（5）设⎰=401tan πdx xx I ,dx x xI ⎰=402tan π, 则(A) .121>>I I (B) .121I I >>(C) .112>>I I (D) .112I I >> [ ] （6）设向量组I ：r ααα,,,21 可由向量组II ：s βββ,,,21 线性表示，则 (A) 当s r <时，向量组II 必线性相关. (B) 当s r >时，向量组II 必线性相关.(C) 当s r <时，向量组I 必线性相关. (D) 当s r >时，向量组I 必线性相关. [ ]三 、（本题满分10分）设函数 ,0,0,0,4sin1,6,arcsin )1ln()(23>=<⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧--+-+=x x x xx ax x e xx ax x f ax问a 为何值时，f(x)在x=0处连续；a 为何值时，x=0是f(x)的可去间断点？四 、（本题满分9分）设函数y=y(x)由参数方程)1(,21ln 2112>⎪⎩⎪⎨⎧=+=⎰+t du u e y t x t u所确定，求.922=x dx y d五 、（本题满分9分） 计算不定积分.)1(232arctan dx x xe x ⎰+六 、（本题满分12分）设函数y=y(x)在),(+∞-∞内具有二阶导数，且)(,0y x x y =≠'是y=y(x)的反函数.(1) 试将x=x(y)所满足的微分方程0))(sin (322=++dy dx x y dy x d 变换为y=y(x)满足的微分方程；(2) 求变换后的微分方程满足初始条件23)0(,0)0(='=y y 的解. 七 、（本题满分12分）讨论曲线k x y +=ln 4与x x y 4ln 4+=的交点个数. 八 、（本题满分12分）设位于第一象限的曲线y=f(x)过点)21,22(，其上任一点P(x,y)处的法线与y 轴的交点为Q ，且线段PQ 被x 轴平分.(1) 求曲线 y=f(x)的方程；(2) 已知曲线y=sinx 在],0[π上的弧长为l ，试用l 表示曲线y=f(x)的弧长s. 九 、（本题满分10分）有一平底容器，其内侧壁是由曲线)0)((≥=y y x ϕ绕y 轴旋转而成的旋转曲面（如图），容器的底面圆的半径为2 m. 根据设计要求，当以min /33m 的速率向容器内注入液体时，液面的面积将以min /2m π的速率均匀扩大（假设注入液体前， 容器内无液体）.(1) 根据t 时刻液面的面积，写出t 与)(y ϕ之间的关系式； (2) 求曲线)(y x ϕ=的方程.(注：m 表示长度单位米，min 表示时间单位分.) 十 、（本题满分10分）设函数f(x)在闭区间[a,b]上连续，在开区间(a,b)内可导，且.0)(>'x f 若极限ax a x f ax --+→)2(lim 存在，证明：(1) 在(a,b)内f(x)>0; (2) 在(a,b)内存在点ξ，使)(2)(22ξξf dxx f a b ba=-⎰； (3) 在(a,b) 内存在与(2)中ξ相异的点η，使⎰-=-'ba dx x f aa b f .)(2))((22ξξη 十 一、（本题满分10分）若矩阵⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=60028022a A 相似于对角阵Λ，试确定常数a 的值；并求可逆矩阵P 使.1Λ=-AP P十二 、（本题满分8分）已知平面上三条不同直线的方程分别为 :1l 032=++c by ax ， :2l 032=++a cy bx ， :3l 032=++b ay cx .试证这三条直线交于一点的充分必要条件为.0=++c b a1. 【分析】 根据等价无穷小量的定义，相当于已知1sin )1(lim4120=-→xx ax x ，反过来求a. 注意在计算过程中应尽可能地应用无穷小量的等价代换进行化简.【详解】 当0→x 时，241241~1)1(ax ax ---，2~sin x x x . 于是，根据题设有 14141lim sin )1(lim 2204120=-=-=-→→a xax x x ax x x ，故a=-4.【评注】 本题属常规题型，完全类似例题见《数学复习指南》P.38 【例1.62】.2.. 【分析】 先求出在点(1,1)处的导数，然后利用点斜式写出切线方程即可. 【详解】 等式4ln 2y x xy =+两边直接对x 求导，得 y y xy x y '=+'+342， 将x=1,y=1代入上式，有 .1)1(='y 故过点(1,1)处的切线方程为 )1(11-⋅=-x y ，即 .0=-y x【评注】 本题属常规题型，综合考查了隐函数求导与求切线方程两个知识点，类似例题见《数学复习指南》P.55 【例2.13】和【例2.14】.3.. 【分析】 本题相当于先求y=f(x)在点x=0处的n 阶导数值)0()(n f，则麦克劳林公式中nx 项的系数是.!)0()(n fn 【详解】 因为 2ln 2xy ='，2)2(ln 2xy =''，n x x y )2(ln 2,)(= ，于是有nn y )2(ln )0()(=，故麦克劳林公式中nx 项的系数是.!)2(ln !)0()(n n y nn = 【评注】 本题属常规题型，在一般教材中都可找到答案.4.. 【分析】 利用极坐标下的面积计算公式θθρβαd S ⎰=)(212即可. 【详解】 所求面积为θθθρπθπd e d S a ⎰⎰==20220221)(21==πθ20241a e a )1(414-ae aπ.【评注】 本题考查极坐标下平面图形的面积计算，也可化为参数方程求面积，但计算过程比较复杂. 完全类似例题见《数学复习指南》P.200 【例7.38】.5.. 【分析】 本题的关键是矩阵Tαα的秩为1，必可分解为一列乘一行的形式，而行向量一般可选第一行（或任一非零行），列向量的元素则为各行与选定行的倍数构成.【详解】 由⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡----=111111111Tαα=[]111111-⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-，知⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-=111α，于是[].3111111=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡--=ααT【评注】 一般地，若n 阶矩阵A 的秩为1，则必有[].2121n n b b b a a a A ⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡=完全类似例题见《数学复习指南》P.389 【例2.11】和《考研数学大串讲》P.162 【例13】.6.. 【分析】 先化简分解出矩阵B ，再取行列式即可.【详解】 由E B A B A =--2知，E A B E A +=-)(2，即 E A B E A E A +=-+))((，易知矩阵A+E 可逆，于是有 .)(E B E A =- 再两边取行列式，得 1=-B E A ，因为 2002010100=-=-E A , 所以 =B 21.【评注】 本题属基本题型，综合考查了矩阵运算与方阵的行列式，此类问题一般都应先化简再计算. 完全类似例题见《考研数学大串讲》P.160 【例11】.二、选择题（本题共6小题，每小题4分，满分24分. 每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求，把所选项前的字母填在题后的括号内）7. 【分析】 本题考查极限概念，极限值与数列前面有限项的大小无关，可立即排除(A),(B)； 而极限n n n c a ∞→lim 是∞⋅0型未定式，可能存在也可能不存在，举反例说明即可；极限n n n c b ∞→lim 属∞⋅1型，必为无穷大量，即不存在.【详解】 用举反例法，取n a n 2=，1=n b ，),2,1(21==n n c n ，则可立即排除(A),(B),(C)，因此正确选项为(D).【评注】 对于不便直接证明的问题，经常可考虑用反例，通过排除法找到正确选项. 完全类似方法见《数学最后冲刺》P.179.8.. 【分析】 先用换元法计算积分，再求极限. 【详解】 因为dx x x a n n n n n +=⎰+-123101=)1(12310n n nn x d x n ++⎰+=}1])1(1{[1)1(1231023-++=++n n n nn n n x n， 可见 n n na ∞→lim =.1)1(}1])1(1{[lim 23123-+=-++-∞→e n n n n 【评注】 本题属常规题型，综合考查了定积分计算与求数列的极限两个知识点，但定积分和数列极限的计算均是最基础的问题，一般教材中均可找到其计算方法.9.. 【分析】 将xxy ln =代入微分方程，再令ϕ的中间变量为u ，求出)(u ϕ的表达式，进而可计算出)(yx ϕ.【详解】将xxy ln =代入微分方程)(y x x y y ϕ+='，得)(ln ln 1ln 1ln 2x x x x ϕ+=-，即 xx 2ln 1)(ln -=ϕ. 令 lnx=u ，有 21)(uu -=ϕ，故 )(y x ϕ=.22x y - 应选(A).【评注】 本题巧妙地将微分方程的解与求函数关系结合起来，具有一定的综合性，但问题本身并不复杂，只要仔细计算应该可以找到正确选项.10.. 【分析】 答案与极值点个数有关，而可能的极值点应是导数为零或导数不存在的点，共4个，是极大值点还是极小值可进一步由取极值的第一或第二充分条件判定.【详解】 根据导函数的图形可知，一阶导数为零的点有3个，而 x=0 则是导数不存在的点. 三个一阶导数为零的点左右两侧导数符号不一致，必为极值点，且两个极小值点，一个极大值点；在x=0左侧一阶导数为正，右侧一阶导数为负，可见x=0为极大值点，故f(x)共有两个极小值点和两个极大值点，应选(C).【评注】 本题属新题型，类似考题2001年数学一、二中曾出现过，当时考查的是已知f(x)的图象去推导)(x f '的图象，本题是其逆问题. 完全类似例题在文登学校经济类串讲班上介绍过.11.. 【分析】 直接计算21,I I 是困难的，可应用不等式tanx>x, x>0. 【详解】 因为当 x>0 时，有tanx>x ，于是1tan >x x ，1tan <xx，从而有 4tan 41ππ>=⎰dx x x I ， 4tan 402ππ<=⎰dx x x I ，可见有 21I I >且42π<I ，可排除(A),(C),(D)，故应选(B).【评注】 本题没有必要去证明11<I ，因为用排除法，(A),(C),(D)均不正确，剩下的(B) 一定为正确选项.12.. 【分析】 本题为一般教材上均有的比较两组向量个数的定理：若向量组I ：r ααα,,,21 可由向量组II ：s βββ,,,21 线性表示，则当s r >时，向量组I 必线性相关.或其逆否命题：若向量组I ：r ααα,,,21 可由向量组II ：s βββ,,,21 线性表示，且向量组I 线性无关，则必有s r ≤. 可见正确选项为(D). 本题也可通过举反例用排除法找到答案.【详解】 用排除法：如⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=10,01,00211ββα，则21100ββα⋅+⋅=，但21,ββ线性无关，排除(A)；⎪⎪⎭⎫⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=01,01,00121βαα，则21,αα可由1β线性表示，但1β线性无关，排除(B)；⎪⎪⎭⎫⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=10,01,01211ββα，1α可由21,ββ线性表示，但1α线性无关，排除(C). 故正确选项为(D).【评注】 本题将一已知定理改造成选择题，如果考生熟知此定理应该可直接找到答案，若记不清楚，也可通过构造适当的反例找到正确选项。
考研资料数学高数部分试卷与解答2003(1).doc
《考研数学试卷》2003高数部分一、填空题[2003.一.1.4]()()21ln 10lim cos x x x +→=[2003.四.1.4]()20lim 1ln 1xx x →++=⎡⎤⎣⎦2e[2003.二.1.4]若0x →时，()12411ax--与sin x x 是等价无穷小，则a =4-[2003.三.1.4]设()1cos ,00,0x x f x xx λ⎧≠⎪=⎨⎪=⎩，其导数在0x =处连续，则λ的取值范围是2λ> [2003.二.2.4]设函数()f x 由方程42ln xy x y +=所确定，则曲线()y f x =在点()1,1处的切线方程是0x y -=[2003.三.2.4]已知曲线323y x a x b =-+与x 轴相切，则2b 可以通过a 表示为2b =64a[2003.四.2.4]()11xx x edx --+=⎰()1212e --[2003.二.4.4]设曲线的极坐标方程为()0a e a θρ=>，则该曲线上相应于θ从0变到2π的一段弧与极轴所围成的面积为()4114ae aπ- [2003.一.2.4]曲面22z x y =+与平面240x y z +-=平行的切平面的方程为245x y z +-=[2003.三.3.4][2003.四.3.4]设()(),010,0,a x a f x g x others ≤≤⎧>==⎨⎩，而D 表示全平面，则()()DI f x g y x dxdy =-=⎰⎰2a[2003.二.3.4]2x y =的麦克劳林公式中nx 项的系数是()ln 2!nn[2003.一.3.4]设()2cos nn x anx x ππ∞==-≤≤∑，则2a =1二、单项选择题[2003.一.2.4][2003.二.1.4]设{}{}{},,n n n a b c 均为非负数列，且lim 0,lim 1n n n n a b →∞→∞==，lim 0n n c →∞=, 则必有（D ）A. n n a b <对任意n 成立B. n n b c <对任意n 成立C. 极限lim n n n a c →∞不存在 D. 极限lim n n n b c →∞不存在[2003.四.1.4]曲线21x y xe =（D ）A.仅有水平渐近线B. 仅有铅直渐近线C.既有水平又有铅直渐近线D. 既有铅直又有斜渐近线[2003.三.1.4]设()f x 为不恒等于零的奇函数，且()0f '存在，则函数()()f xg x x=（D ） A.在0x =处左极限不存在 B. 有跳跃间断点0x = C.在0x =处右极限不存在 D. 有可去间断点0x =[2003.四.2.4]设()()31f x x x ϕ=-函数，其中()x ϕ在1x =连续，则()1ϕ是()f x 在1x =处可导的（A ）A.充分必要条件B. 必要但非充分条件C.充分但非必要条件D. 既非充分又非必要条件[2003.一.1.4][2003.二.4.4]设函数()f x 在(),-∞+∞连续，其导数的图形如图（略），则()f x 有（C ）A 一个极小值点和两个极大值点B 两个极小值点和一个极大值点C 两个极小值点和两个极大值点D 三个极小值点和一个极大值点[2003.三.2.4][2003.四.3.4]设可微函数(),f x y 在()00,x y 取得极小值，则下列结论正确的是（A ）A.()0,f x y 在0y y =处的导数等于零B. ()0,f x y 在0y y =处的导数大于零C. ()0,f x y 在0y y =处的导数小于零D. ()0,f x y 在0y y =处的导数不存在[2003.二.2.4]设132n n n n a x +-=⎰，则极限lim n n na →∞=（B ）A. ()3211e ++ B.()31211e-+- C. ()31211e-++ D. ()3211e +-[2003.二.5.4]设441200tan ,tan x xI dx I dx x x ππ==⎰⎰连续，则（B ）A. 121I I >>B. 121I I >>C.211I I >>D. 211I I >>[2003.二.3.4]已知ln x y x =是微分方程yx y x y ϕ⎛⎫'=+ ⎪⎝⎭的解，则x y ϕ⎛⎫ ⎪⎝⎭的表达式为（A ） A.22y x - B.22y xC.22x y -D. 22x y[2003.一.3.4]已知函数(),f x y 在点()0,0的某个邻内连续，且()()2220,lim1x y f x y xyxy→→-=+，则（A ）A. 点()0,0不是(),f x y 的极值点B.点()0,0是(),f x y 的极大值点C. 点()0,0是(),f x y 的极小值点D. 根据所给条件无法判断点()0,0是否为(),f x y 的极值点[2003.三.3.4]设,,1,2,22n n n nn n a a a a p q n +-===L ，则下列命题正确的是（B ） A 若1n n a ∞=∑条件收敛，则1n n p ∞=∑与1n n q ∞=∑都收敛B 若1n n a ∞=∑绝对收敛，则1n n p ∞=∑与1n n q ∞=∑都收敛C 若1n n a ∞=∑条件收敛，则1n n p ∞=∑与1n n q ∞=∑的敛散性都不定D 若1n n a ∞=∑绝对收敛，则1n n p ∞=∑与1n n q ∞=∑的敛散性都不定三、 解答题[2003.三.3.8][2003.四.3.8]设()1111,[,1)sin (1)2f x x x x x πππ=+-∈-。
2003考研数二真题及解析
2003年全国硕士研究生入学统一考试数学二试题一、填空题：本题共6小题，每小题4分，共24分，请将答案写在答题纸指定位置上. (1) 若0→x 时，1)1(412--ax 与x x sin 是等价无穷小，则a = .(2) 设函数()y f x =由方程4ln 2y x xy =+所确定，则曲线()y f x =在点(1,1)处的切线方程是 .(3) xy 2=的麦克劳林公式中nx 项的系数是 .(4) 设曲线的极坐标方程为)0(>=a e a θρ ，则该曲线上相应于θ从0变到π2的一段弧与极轴所围成的图形的面积为 .(5) 设α为3维列向量，Tα是α的转置. 若⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡----=111111111T αα，则ααT = .(6) 设三阶方阵,A B 满足E B A B A =--2，其中E 为三阶单位矩阵，若⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-=102020101A ，则=B .二、选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分，下列每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求，把所选项前的字母填在题后的括号内.(1) 设}{},{},{n n n c b a 均为非负数列，且0lim =∞→n n a ,1lim =∞→n n b ,∞=∞→n n c lim ,则必有( )(A) n n b a <对任意n 成立. (B) n n c b <对任意n 成立. (C) 极限n n n c a ∞→lim 不存在. (D) 极限n n n c b ∞→lim 不存在.(2) 设dx x xa n n nn n +=⎰+-123101, 则极限n n na ∞→lim 等于( ) (A) 1)1(23++e . (B) 1)1(231-+-e . (C) 1)1(231++-e . (D) 1)1(23-+e .(3) 已知xxy ln =是微分方程)(y x x y y ϕ+='的解，则)(y x ϕ的表达式为( )(A) .22x y - (B) .22x y (C) .22yx - (D) .22y x(4 ) 设函数()f x 在),(+∞-∞则()f x 有( )(A)一个极小值点和两个极大值点.(B)两个极小值点和一个极大值点. (C)两个极小值点和两个极大值点. (D)三个极小值点和一个极大值点.(5) 设⎰=401tan πdx xx I ,dx x xI ⎰=402tan π, 则( )(A) .121>>I I (B) .121I I >>(C) .112>>I I (D) .112I I >>(6)设向量组I ：r ααα,,,21 可由向量组II ：s βββ,,,21 线性表示，则( ) (A) 当s r <时，向量组II 必线性相关. (B) 当s r >时，向量组II 必线性相关.(C) 当s r <时，向量组I 必线性相关. (D) 当s r >时，向量组I 必线性相关.三 、(本题满分10分)设函数 32ln(1),0arcsin ()6,01,sin 4ax ax x x x f x x e x ax x x x ⎧⎪+<⎪-⎪⎪==⎨⎪+--⎪>⎪⎪⎩ 问a 为何值时，()f x 在0x =处连续；a 为何值时，0x =是()f x 的可去间断点？四 、(本题满分9分)设函数()y y x =由参数方程212ln 112,(1)ut x t t e y du u +⎧=+⎪>⎨=⎪⎩⎰所确定，求.922=x dxyd五 、(本题满分9分)计算不定积分.)1(232arctan dx x xe x ⎰+六、(本题满分12分)设函数()y y x =)在),(+∞-∞内具有二阶导数，且)(,0y x x y =≠'是()y y x =的反函数.(1) 试将()x x y =所满足的微分方程0))(sin (322=++dy dx x y dyx d 变换为()y y x =满足的微分方程；(2) 求变换后的微分方程满足初始条件23)0(,0)0(='=y y 的解.七 、(本题满分12分)讨论曲线k x y +=ln 4与x x y 4ln 4+=的交点个数.八 、(本题满分12分)设位于第一象限的曲线()y f x =过点)21,22(，其上任一点(,)P x y 处的法线与y 轴的交点为Q ，且线段PQ 被x 轴平分.(1) 求曲线 ()y f x =的方程；(2) 已知曲线sin y x =在],0[π上的弧长为l ，试用l 表示曲线()y f x =的弧长s .九 、(本题满分10分)有一平底容器，其内侧壁是由曲线)0)((≥=y y x ϕ绕y 轴旋转而成的旋转曲面(如图)，容器的底面圆的半径为2m . 根据设 计要求，当以min /33m 的速率向容器内注入 液体时，液面的面积将以2/min m π的速率均匀扩大(假设注入液体前，容器内无液体).(1) 根据t 时刻液面的面积，写出t 与)(y ϕ之间的关系式； (2) 求曲线)(y x ϕ=的方程.(注：m 表示长度单位米，min 表示时间单位分.)十 、(本题满分10分)设函数()f x 在闭区间[,]a b 上连续，在开区间(,)a b 内可导，且.0)(>'x f 若极限ax a x f ax --+→)2(lim 存在，证明：(1) 在(,)a b 内()0f x >; (2) 在(,)a b 内存在点ξ，使)(2)(22ξξf dxx f a b ba=-⎰； (3) 在(,)a b 内存在与(2)中ξ相异的点η，使⎰-=-'badx x f a a b f .)(2))((22ξξη十 一、(本题满分10分)若矩阵⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=60028022a A 相似于对角阵Λ，试确定常数a 的值；并求可逆矩阵P 使.1Λ=-AP P十二 、(本题满分8分)已知平面上三条不同直线的方程分别为1:230l ax by c ++=，2:230l bx cy a ++=，3:230l cx ay b ++=.试证: 这三条直线交于一点的充分必要条件为.0=++c b a2003年全国硕士研究生入学统一考试数学二试题解析一、填空题 (1)【答案】4-【详解】 当0→x 时，11(1)1~nx x n +-，sin ~x x ，则241241~1)1(ax ax ---，2~sin x x x 由题设已知，当0→x 时，124(1)1ax --与sin x x 是等价无穷小，所以 12242001(1)141lim lim sin 4x x ax ax a x x x →→--===-，从而 4a =-．(2)【答案】0x y -=【分析】为了求曲线在点(1,1)处的切线方程，首先需要求出函数在点(1,1)处的导数，然后利用点斜式写出切线方程即可．【详解】对所给方程两边对x 求导数，将其中的y 视为x 的函数，有y y xy x y '=+'+342将1,1x y ==代入上式，得.1)1(='y 故函数在点(1,1)处的导数为1，即点(1,1)处切线的斜率为1，再利用点斜式得，过点(1,1)处的切线方程为)1(11-⋅=-x y ，即.0=-y x(3)【答案】!)2(ln n n【详解】()y f x =带佩亚诺余项的麦克劳林公式：()2(0)(0)()(0)(0)()2!!n n n f f f x f f x x x x n ο'''=+++++求()y f x =的麦克劳林公式中nx 项的系数相当于先求()y f x =在点0x =处的n 阶导数值)0()(n f，()(0)!n f n 就是麦克劳林公式中nx 项的系数.2ln 2x y ='；2)2(ln 2x y =''；()2(ln 2)n x n y = (归纳法及求导公式)于是有nn y )2(ln )0()(=，故xy 2=的麦克劳林公式中nx 项的系数是.!)2(ln !)0()(n n y nn =(4)【答案】)1(414-ae aπ 【详解】方法1：用定积分计算. 极坐标下平面图形的面积公式：θθρβαd S ⎰=)(212，则 θθθρπθπd e d S a ⎰⎰==20220221)(21==πθ20241a e a)1(414-ae aπ． 方法2：用二重积分计算. D 表示该图形所占的区域，在极坐标下，利用二重积分面积公式：Dd d σρρθ=⎰⎰所以 2220012a e a DS d d rdr e d θππθσθθ===⎰⎰⎰⎰⎰=)1(414-ae aπ．(5)【答案】3【分析】本题的可由矩阵Tαα的秩为1，把其分解为一列乘一行的形式，而行向量一般可选第一行(或任一非零行)，列向量的元素则为各行与选定行的倍数构成．也可设TA αα=求出α，或利用2A 或设123[]T x x x α=，定出α等．【详解】方法1：观察得A 的三个行向量成比列，其比为1:1:1, 故111111111T A αα-⎡⎤⎢⎥==--⎢⎥⎢⎥-⎣⎦=[]111111-⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-，知⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-=111α，于是[].3111111=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡--=ααT方法2：TA αα=， 2()()(1)TTTTTA Aαααααααααα===而 21111113331111113333(2)111111333A A ---⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥=----=--=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥---⎣⎦⎣⎦⎣⎦ 比较(1)，(2)式，得3Tαα=．方法3：设123[]T x x x α=211213221223231323111111111Tx x x x x A x x x x x x x x x x αα⎡⎤-⎡⎤⎢⎥⎢⎥===--⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥-⎣⎦⎣⎦故 122212321233()T x x x x x x x x x αα⎡⎤⎢⎥==++⎢⎥⎢⎥⎣⎦(A 的主对角元之和)(6)【答案】21【分析】 先化简分解出矩阵B ，再计算行列式B 或者将已知等式变形成含有因子B 的矩阵乘积形式，而其余因子的行列式都可以求出即可．【详解】方法1：由E B A B A =--2，知E A B E A +=-)(2，即E A B E A E A +=-+))((，易知矩阵A E +可逆，于是有 .)(E B E A =- 再两边取行列式，得 1=-B E A ，因为2002010100=-=-E A , 所以=B 21．方法2：由E B A B A =--2，得E A B E A E A +=-+))((等式两端取行列式且利用矩阵乘积的行列式=行列式的乘积，得A E A EB A E +-=+约去0A E +≠，得 112B A E ==+．二、选择题 (1)【答案】()D 【详解】方法1：推理法由题设lim 1n n b →∞=，假设lim n n n b c →∞存在并记为A ，则lim limn nn n n nb c c A b →∞→∞==,这与lim n n c →∞=∞矛盾，故假设不成立，lim n n n b c →∞不存在． 所以选项()D 正确．方法2：排除法取1n a n =，1n n b n-=，满足0lim =∞→n n a ,1lim =∞→n n b , 而11111,0,a b a b ==>，()A 不正确；取1n n b n-=，2n c n =-，满足1lim =∞→n n b ,∞=∞→n n c lim ,而1101b c =>-=，()B 不正确；取1n a n=，2n c n =-，满足0lim =∞→n n a ,∞=∞→n n c lim ,而lim 1n n n a c →∞=，()C 不正确．(2)【答案】()B【详解】dx x xa n n n n n +=⎰+-123101=)1(12310n n nn x d x n ++⎰+ (第一类换元法) =3121(1)n n n x n++321111nn n n n ⎛⎫⎛⎫=+- ⎪ ⎪ ⎪+⎝⎭⎝⎭可见 n n na ∞→lim =32lim 111n n n n →∞⎡⎤⎛⎫⎛⎫⎢⎥=+- ⎪ ⎪⎢⎥ ⎪+⎝⎭⎝⎭⎢⎥⎣⎦=321(1)1lim 1(1)11n n n n n -+-+→∞⎡⎤⎛⎫⎢⎥-⎧⎫ ⎪++-⎢⎥⎨⎬ ⎪+⎩⎭⎢⎥⎝⎭⎢⎥⎣⎦(凑重要极限形式) 312(1)1e -=+- (重要极限)所以选项()B 正确(3)【答案】()A 【详解】将x x y ln =代入微分方程y x y x y ϕ⎛⎫'=+ ⎪⎝⎭，其中2ln 1ln x y x -'=，得： )(ln ln 1ln 1ln 2x x xx ϕ+=-，即 21(l n )ln x x ϕ=- 令ln x u =，有21)(u u -=ϕ，以xu y =代入，得 )(y xϕ=.22xy - 故选项()A 正确．(4) 【答案】()C【分析】函数的极值点可能是驻点(一阶导数为零) 或导数不存在的点，极值点是极大值点还是极小值 点可进一步由取极值的第一或第二充分条件判定．【详解】根据导函数的图形可知，一阶导数为零的 点有3个(导函数与x 轴交点的个数)；0x =是导数 不存在的点．对3个一阶导数为零的点左右两侧导数符号均 不一致，故必为极值点，其中第一个交点左右两侧 导数符号由正变为负，是极大值点；第二个交点和第三个交点左右两侧导数符号由负变为正，是极小值点，则三个驻点中有两个极小值点，一个极大值点；对导数不存在的点：0x =．左侧一阶导数为正，右侧一阶导数为负，可见0x =为极大值点．故()f x 共有两个极小值点和两个极大值点，应选(C)．(5)【答案】()B【详解】令()tan x x x ϕ=-，有2(0)0,()s e c 10,0,4x x x πϕϕ⎛⎫'==-> ∈⎪⎝⎭，所以当0,4x π⎛⎫∈ ⎪⎝⎭时()x ϕ单调递增，则()0x ϕ>，即tan 0x x >>，tan 1x x >，<1tan x x ，由定积分的不等式性质知，44412000tan 14tan x xI dx dx dx I x x ππππ=>=>=⎰⎰⎰可见有 21I I >且42π<I ．(6)【分析】 本题为一般教材上均有的比较两组向量个数的定理：若向量组I ：r ααα,,,21 可由向量组II ：s βββ,,,21 线性表示，则当s r >时，向量组I 必线性相关． 或其逆否命题：若向量组I ：r ααα,,,21 可由向量组II ：s βββ,,,21 线性表示，且向量组I 线性无关，则必有s r ≤． 可见正确选项为(D)． 本题也可通过举反例用排除法找到答案．【详解】 用排除法：⎪⎪⎭⎫⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=10,01,00211ββα，则21100ββα⋅+⋅=，但21,ββ线性无关，排除(A)；⎪⎪⎭⎫⎝⎛=⎪⎪⎭⎫⎝⎛=⎪⎪⎭⎫⎝⎛=01,01,00121βαα，则21,αα可由1β线性表示，但1β线性无关，排除(B)；⎪⎪⎭⎫⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=10,01,01211ββα，1α可由21,ββ线性表示，但1α线性无关，排除(C)．三【详解】函数()f x 在0x =处连续，则要求函数()f x 在0x =处既是左连续又是右连续，即(0)(0)(0).f f f +-==300ln(1)(0)lim ()lim arcsin x x ax f f x x x ---→→+==-30lim arcsin x ax x x-→=-(由于ln(1)(0)x x x +→，所以33ln(1)ax ax +(0)x →)23lim 11x ax -→= （型极限，用洛必达法则）2lim lim x x --→→= (极限的四则运算) =2023lim 12x ax x -→- （1222211(1)1()(0)22x x x x ---=-→）6a =-2001(0)lim ()lim sin4ax x x e x ax f f x x x +++→→+--==2201lim 4ax x e x ax x +→+--= 22014lim ax x e x ax x +→+--=024lim 2ax x ae x ax +→+-= 220024lim 2lim (2)2ax ax x x a e a e ++→→+=+=224a =+ (0) 6.f =所以，0x =为()f x 的连续点⇔(0)(0)f f +-=⇔26624a a -==+，得1-=a ； 所以，0x =为()f x 的可去间断点⇔26246a a -=+≠，即22640,1a a a ++=≠-但 解得2-=a ，此时()f x 在0x =为可去间断点．四【分析】(i)变上限积分求导公式：()()()()()()()()u x v x df t dt f u u x f v v x dx''=-⎰；(ii)参数方程()()x t y t ϕψ=⎧⎨=⎩的一阶导数:1()()dy dy dt dy t dx dx dt dx dt t dtψϕ'=⋅=⋅='； (iii)若()x t ϕ=，()y t ψ=二阶可导，函数的二阶导数公式：2223()()()()()()1()()()()()()()d y d dy d t dtdx dx dx dt t dxt t t t t t t t t t t ψϕψϕψϕψϕψϕϕϕϕ'⎛⎫⎛⎫==⋅ ⎪ ⎪'⎝⎭⎝⎭''''''''''''--=⋅='''【详解】设2()12x t t ϕ==+,12ln 1()ute y t du uψ+==⎰，则 ()4dxt t dtϕ'==；12ln 2222()12ln 12ln 12ln t dy e e t et t dt t t t t t ψ+⋅'==⋅=⋅=+++； 所以 212ln 42(12ln )etdy et dx t t +==+ 所以 2222214()11()2(12ln )44(12ln )44(12ln )e d y d dy d t dt e e t dx dx dx dt t dx t t t t t t ψϕ-''⎛⎫⎛⎫⎛⎫==⋅=⋅=⋅=- ⎪ ⎪ ⎪'+++⎝⎭⎝⎭⎝⎭ 当9x =时，由221t x +=及1t >得2t =, 故2222229.4(12ln )16(12ln 2)t x d y eedx t t ===-=-++五【详解】方法1：第二类换元法. 由于被积函数中含有根号21x +，作积分变量变换tan ()22x t x ππ=-<<，那么3232(1)sec x t +=，2sec dx tdt =，则dx x xe x⎰+232arctan )1(=2322tan sec (1tan )t e ttdt t +⎰23tan sec sec t e ttdt t =⎰ 三角变换公式 tan sec tte dt t=⎰=.sin tdt e t ⎰又t d e tdt e t tcos sin ⎰⎰-==)cos cos (tdt e t e tt⎰-- 分部积分 (c o s (s i n t t e t e dt =--⎰(c o s s i n s i nt t te t e t et d t =--+⎰ 分部积分 =tdt e t e t e tttsin sin cos ⎰-+-，故.)cos (sin 21sin C t t e tdt e tt+-=⎰由tan ()22x t x ππ=-<<得arctan t x =，因此dx x xe x⎰+232arctan )1(=C x x x e x ++-+)111(2122arctan =.12)1(2arctan C x e x x++-方法2：分部积分法dx x xe x ⎰+232arctan )1(=x de xx arctan 21⎰+arctan arctan ()x xd e e ==dx x e xxe x x ⎰+-+232arctan 2arctan )1(1 分部积分=x x de xxxe arctan 22arctan 111⎰+-+a r c t a n a ()x x d e e=arctan arctan arctan 322122(1)xxx x e dx x ⎛⎫-⋅ ⎪=-⎪+⎪⎭⎰ 分部积分 =dx x xe xe xxe x x x ⎰+-+-+232arctan 2arctan 2arctan )1(11，移项整理得；dx x xe x ⎰+232arctan )1(=.12)1(2arctan C xe x x ++-六【详解】 (1) 将题中的dy dx 与22d x dy 变换成以x 为自变量y 为因变量的导数dx dy 与22d ydx 来表示(即通常所说的反函数变量变换)，有dy dx =y dxdy '=11，)(22dydx dy d dy x d ==dy dx y dx d ⋅')1(=32)(1y y y y y '''-='⋅'''-． 代入原方程，得 .s i nx y y =-'' ( * ) (2) 方程( * )所对应的齐次方程为0=-''y y ，特征方程为210r -=，根1,21r =±，因此通解为.21xxe C e C Y -+= 由于i λω+不是特征方程得根，所以设方程( * )的特解为x B x A y sin cos *+=则 *sin cos y A x B x '=-+，*cos sin y A x B x ''=--代入方程( * )，得：cos sin cos sin 2cos 2sin sin A x B x A x B x A x B x x ----=--= 解得21,0-==B A ，故x y sin 21*-=. 从而x y y sin =-''的通解为.sin 2121*x e C e C y Y y x x -+=+=-由23)0(,0)0(='=y y ，得1,121-==C C ．故变换后的微分方程满足初始条件23)0(,0)0(='=y y 的解为.sin 21x e e y x x --=-且()y x 的导函数1()cos 02x x y x e e x -'=+->，满足题设0y '≠条件．七【详解】讨论曲线k x y +=ln 4与x x y 4ln 4+=的交点个数等价于讨论方程4()ln 4ln 4x x x x k ϕ=-+-在区间(0,)+∞内的零点问题，为此对函数求导，得334ln 44()4(ln 1).x x x x x x xϕ'=-+=-+可以看出1x =是)(x ϕ的驻点，而且当10<<x 时，3ln 0x <，则3l n 10x x -+<，而40x>，有()0x ϕ'<，即)(x ϕ单调减少；当1x >时，3ln 0x >，则3ln 10x x -+>，而40x>，有()0x ϕ'>，即)(x ϕ单调增加，故k -=4)1(ϕ为函数)(x ϕ的惟一极小值即最小值.① 当(1)40k ϕ=->，即当4k <时，()(1)0x ϕϕ≥>，)(x ϕ无零点，两曲线没有交点； ② 当(1)40k ϕ=-=，即当4k =时，()(1)0x ϕϕ≥=，)(x ϕ有且仅有一个零点，即两曲线仅有一个交点；③ 当(1)40k ϕ=-<，即当4k >时，由于+∞=-+-=++→→]4)4(ln [ln lim )(lim 30k x x x x x x ϕ；+∞=-+-=+∞→+∞→]4)4(ln [ln lim )(lim 3k x x x x x x ϕ由连续函数的介值定理，在区间(0,1)与),1(+∞内各至少有一个零点，又因)(x ϕ在区间(0,1)与),1(+∞内分别是严格单调的，故)(x ϕ分别各至多有一个零点. 总之，)(x ϕ有两个零点． 综上所述，当4k <时，两曲线没有交点；当4k =时，两曲线仅有一个交点；当4k >时，两曲线有两个交点．八【详解】(1) 曲线()y f x =在点(,)P x y 处的法线方程为)(1x X yy Y -'-=- 令0X =，则它与y 轴的交点为).,0(y xy '+ 由题意，此点与点(,)P x y 所连的线段被x 轴平分，由中点公式得0)(21='++y xy y ，即.02=+xdx ydy 积分得222x y C +=(C 为任意常数)，代入初始条件2122==x y 得12C =，故曲线()y f x =的方程为22122x y +=，即.1222=+y x (2) 曲线sin y x =在[0,]π上的弧长为22022.x tl ππππ=+-====⎰⎰⎰弧长公式另一方面，将(1)中所求得的曲线()y f x =写成参数形式，在第一象限中考虑，于是⎪⎩⎪⎨⎧==,sin 22,cos t y t x .20π≤≤t 于是该曲线的弧长为：s ===2)t udu π=-=-= 所以12l =，即4s =．九【详解】(1) 设在t 时刻，液面的高度为y ，此时液面的面积为2()()A t y πϕ=圆的面积公式,由题设：液面的面积将以min /2m π的速率均匀扩大，可得2()()dA t d y dt dt πϕπ==，即2()1dy dtϕ= 所以2()y t C ϕ=+, 由题意，当0t =时()2y ϕ=，代入求得4C =，于是得2() 4.y t ϕ=+从而 .4)(2-=y t ϕ(2) 液面的高度为y 时，液体的体积为20()()yV t u du πϕ=⎰，由题设：以min /33m 的速率向容器内注入液体，得()20()()3y dV t du du dt dtπϕ==⎰所以 220()33()12.yu du t y πϕϕ==-⎰上式两边对y 求导，得2()6()()y y y πϕϕϕ'=变限积分求导，即()()6d y y dy ϕπϕ= 解此微分方程，得yCey 6)(πϕ=，其中C 为任意常数，由2)0(=ϕ知2C =, 故所求曲线方程为.26yex π=十【详解】(1) 因为极限ax a x f ax --+→)2(lim 存在，且lim()0x a x a +→-=，故lim (2)0x a f x a +→-=又()f x 在[,]a b 上连续，从而lim (2)()x af x a f a +→-=，则()0f a =． 由于0)(>'x f ，则()f x 在(,)a b 内严格单调增加，所以()f x 在x a =处取最小值，即).,(,0)()(b a x a f x f ∈=>(2) 由要证明的形式知，要用柯西中值定理证明．取2()F x x =，()()xag x f t dt =⎰()a x b ≤≤，则0)()(>='x f x g ，则)(),(x g x F 满足柯西中值定理的条件，于是在(,)a b 内存在点ξ，使222()()()2()()()()()(())baxaaa x Fb F a b a x g b g a f f t dt f t dtf t dt ξξξ='--===-'-⎰⎰⎰即)(2)(22ξξf dxx f a b ba=-⎰． (3) 在区间],[ξa 上应用拉格朗日中值定理，得在),(ξa 内存在一点η，使()()()()f f a f a ξηξ'-=-因()0f a =，上式即))(()(a f f -'=ξηξ，代入(2) 的结论得，))((2)(22a f dxx f a b ba-'=-⎰ξηξ即 ⎰-=-'ba dx x f aa b f .)(2))((22ξξη十一【分析】 已知A 相似于对角矩阵，应先求出A 的特征值，再根据特征值的重数与线性无关特征向量的个数相同，转化为特征矩阵的秩，进而确定参数a . 至于求P ，则是常识问题．【详解】矩阵A 的特征多项式为]16)2)[(6(628222---=------=-λλλλλλa A E =)2()6(2+-λλ，故A 的特征值为.2,6321-===λλλ由于A 相似于对角矩阵Λ，故对应621==λλ应有两个线性无关的特征向量，即2)6(3=--A E r ，于是有 .1)6(=-A E r42021068400000000E A a a --⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥-=--→-⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦，所以0a =．于是对应于621==λλ的两个线性无关的特征向量可取为⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=1001ξ， .0212⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=ξ当23-=λ时，⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡→⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-----=--0001000128000480242A E ，解方程组⎩⎨⎧==+,0,02321x x x 得对应于23-=λ的特征向量.0213⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-=ξ令⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-=001220110P ，则P 可逆，并有.1Λ=-AP P十二【分析】三条直线相交于一点，相当于对应线性方程组有唯一解，进而转化为系数矩阵与增广矩阵的秩均为2．【详解】方法1：“必要性”. 设三条直线321,,l l l 交于一点，则线性方程组⎪⎩⎪⎨⎧-=+-=+-=+,32,32,32b ay cx a cy bx c by ax (*) 有唯一解，故系数矩阵⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=a c c b b a A 222与增广矩阵⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡---=b a c a c b c b a A 323232的秩均为2，于是.0=A232()3()23232323a b c a b c b c a c a b A bc a b c a c a bc ab -++++-++=-=---123111()236()23a b c b ca abc b c a c a b c a b -=++-=-++- 16()6()c b a ba b c b c b a b a b c a c b cc a c b c--=-++--=-++----6()[()()()()]a b c c b b c a b a c =-++-----2226()()a b c bc c b bc a ac ab bc =-++--+-++- 2226()()a b c a b c ac ab bc =++++---2223()[()()()]a b c a b b c c a =++-+-+-,由于三条直线互不相同，所以0)()()(222≠-+-+-a c c b b a ，故.0=++c b a“充分性”. 由0=++c b a ，则从必要性的证明可知，0=A ，故秩.3)(<A由于])([2)(22222b b a a b ac cb ba ++-=-==0]43)21[(222≠++-b b a ，故秩()2A =．于是，秩(A )=秩)(A =2．因此方程组(*)有唯一解，即三直线321,,l l l 交于一点．方法2：“必要性”设三直线交于一点),(00y x ，则⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡100y x 为0BX =的非零解，其中2323.23a b c B b c a c a b ⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦ 所以||0B =．而232323232323a b c a bcB bc a bc a A c a bca b-==--=-- 2223()[()()()]a b c a b b c c a =-++-+-+-,(解法同方法1)但根据题设 0)()()(222≠-+-+-a c c b b a ，故.0=++c b a “充分性”：考虑线性方程组⎪⎩⎪⎨⎧-=+-=+-=+,32,32,32b ay cx a cy bx c by ax (*) 将方程组(*)的三个方程相加，并由.0=++c b a 可知，方程组(*)等价于方程组⎩⎨⎧-=+-=+.32,32a cy bx c by ax (* *) 因为])([2)(22222b b a a b ac cb b a ++-=-==222[()]0a b a b -+++≠,故方程组(* *)有唯一解，所以方程组(*)有唯一解，即三直线321,,l l l 交于一点．。
高数
2003级高等数学(I)试题（A 卷）图1 图2 图3 一．单项选择题（每小题2分，共12分） 1．当0→x 时，x x 1sin⋅是_______.（A ）无穷大量； （B ）无穷小量；（C ）无界量； （D ）有界量，但不是无穷小量。
2．)(x F 在],[b a 上是)(x f 的原函数，则下列式子正确的是_______. （A ）c x F x df +=⎰)()(； （B ） dx x F dx x f d )()(=⎰； （C ）cx F dx x f +=⎰)()(；（D ）cx f dx x F +=⎰)()(。
3．已知0)(lim >=>-A x f ax ，则下列说法正确的是_______.（A ） 0)(>x f ；（B ）0)(≥x f ；（C ）),((0)(,00δδa U x x f ∈∀>>∃使得 （D ）0)(≠x f 。
4．已知函数)(x f 在],[b a 的图形(如图1），则下列说法正确的是_______. （A ）0)(>x f ，0)('>x f ；（B ）0)('>x f ，0)(''>x f（C ）0)('>x f ，0)(''<x f ； （D ）0)('<x f ，0)(''<x f 。
5．曲线)(x f 与x 轴、a x =、b x =所围成的三部分为A 、B 、C （如图2），它们的面积分别为2、12、4，设⎰b adxx f )(=M ，⎰badx x f |)(|=N ，则下列说法正确的是_______.（A ） 函数f(x)未知，M ，N 不可求； （B ）M=18，N=6；ρ=a θab 0xyy=f(x)ABCabxyy=f(x)2πa（C ）M=12，N=18； （D ）M=6，N=18。
2003考研数三真题与解析
2003 年全国硕士研究生入学统一考试数学三试题一、填空题：本题共6 小题，每小题 4 分，共 24 分，请将答案写在答题纸指定位置上 .1 若x 0,(1) 设 f ( x)x cos ,其导函数在 x0 处连续，则.0, x若x 0,的取值范围是(2) 已知曲线 yx 3 3a 2 x b 与 x 轴相切，则 b 2 可以通过 a 表示为 b 2.(3) 设 a0 ， f (x)g( x)a,若 0 x 1,0,其他， 而 D 表示全平面，则If ( x) g( y x)dxdy =.D(4) 设 n 维向量( a,0, ,0, a) T ,a0 ； E 为 n 阶单位矩阵，矩阵 AET ，B E1T，其中 A 的逆矩阵为 B ，则 a .a(5) 设随机变量 X 和 Y 的相关系数为 0.9, 若Z X0.4 ，则 Y 与 Z 的相关系数为.(6) 设总体 X 服从参数为2 的指数分布， X 1, X 2 , , X n 为来自总体 X 的简单随机样本，则当 n时， Y n1 n X i2 依概率收敛于 .n i 1二、选择题：本题共 6 小题，每小题 4 分，共 24 分，下列每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求，把所选项前的字母填在题后的括号内 .(1) 设 f ( x) 为不恒等于零的奇函数，且f (0) 存在，则函数 g( x)f ( x) ()x(A) 在 x 0 处左极限不存在 . (B) 有跳跃间断点 x 0 .(C) 在 x 0 处右极限不存在 .(D) 有可去间断点 x0 .(2) 设可微函数 f ( x, y) 在点 (x 0 , y 0 ) 取得极小值，则下列结论正确的是( )(A) f (x 0 , y) 在 y y 0 处的导数等于零 . (B) f (x 0 , y) 在 y y 0 处的导数大于零 .(C)f ( x 0 , y) 在 y y 0 处的导数小于零 .(D)f (x 0 , y) 在 yy 0 处的导数不存在 .(3) 设 p na na n ， q na na n， n 1,2,，则下列命题正确的是()(A) 若a n 条件收敛，则p n 与q n 都收敛 .n 1n 1n 1(B) 若a n 绝对收敛，则p n 与q n 都收敛 .n 1n 1n 1a b (C) 若a n 条件收敛，则p n 与q n 敛散性都不定 .n 1n 1n 1(D) 若a n 绝对收敛，则p n 与q n 敛散性都不定 .n 1n 1n 1a b b(4) 设三阶矩阵 Ab ab ，若 A 的伴随矩阵的秩为1，则必有 ()b b a(A)a b 或 a 2b0 . (B) a b 或 a 2b 0 . (C) a b 且 a 2b0 .(D)a b 且 a 2b 0 .(5) 设1 ,2 , , s 均为 n 维向量，下列结论不正确的是( )(A) 若对于任意一组不全为零的数k 1, k 2 , , k s ，都有 k 11k2 2k s s 0 ，则1 ,2 , , s 线性无关 .(B) 若1, 2,,s 线性相关，则对于任意一组不全为零的数k 1 , k 2 , , k s ，都有k1 1k2 2k s s 0.(C) 1 ,2 ,,s 线性无关的充分必要条件是此向量组的秩为s.(D)1 ,2 ,, s 线性无关的必要条件是其中任意两个向量线性无关.(6) 将一枚硬币独立地掷两次，引进事件： A 1 ={ 掷第一次出现正面} ， A 2 ={ 掷第二次出现正面 } ， A 3 ={ 正、反面各出现一次 } ， A 4 ={ 正面出现两次 } ，则事件 ( )(A)A 1, A 2 , A 3 相互独立 . (B) A 2 , A 3 , A 4 相互独立 .(C)A 1 , A 2 , A 3 两两独立 .(D) A 2 , A 3 , A 4 两两独立 .三 、(本题满分 8 分)设 f ( x)1 1 1 , x [ 1 ,1) ，试补充定义 f (1)使得 f ( x) 在 [ 1,1] 上连xsin x(1 x) 22 续.四 、 (本题满分 8 分 )设 f (u, v) 具有二阶连续偏导数， 且满足2 f2 f1，又g( x, y) f [ xy,1(x 2 y 2 )] ,u 2v 222g2g求x 2y 2 .五 、 (本题满分 8 分 )计算二重积分Ie ( x 2 y 2 ) sin( x 2y 2 )dxdy.D其中积分区域 D{( x, y) x 2y 2}.六、 (本题满分 9 分 )求幂级数 1( 1) n x 2n ( x 1) 的和函数 f (x) 及其极值 .n 12n七、 (本题满分 9 分 )设 F ( x) f (x) g( x) , 其中函数 f (x), g (x) 在 ( ,) 内满足以下条件：f ( x) g( x) ，g ( x) f ( x) ，且 f (0)0 , f ( x)g (x)2e x .(1) 求 F ( x) 所满足的一阶微分方程；(2) 求出 F ( x) 的表达式 . 八、 (本题满分 8 分 )设函数f ( x) 在 [0， 3]上连续，在 (0， 3)内可导，且 f (0) f (1) f (2) 3, f (3)1 .试证：必存在(0,3) ，使 f ( ) 0.九、 (本题满分 13 分 )已知齐次线性方程组(a1 a1 x1 a1 x1a1 x1b)x1( a2a2 x2a2 x2a2 x2a3 x3a n x n0,b) x2a3 x3a n x n0,(a3b) x3a n x n0,a3 x3(a n b) x n0,n其中a i 0. 试讨论a1, a2,,a n和b满足何种关系时，i 1(1)方程组仅有零解；(2)方程组有非零解 . 在有非零解时，求此方程组的一个基础解系.十、 (本题满分13 分 )设二次型f (x1,x2,x3)XT222222(b0) ，AX ax1x2x3bx1x3中二次型的矩阵 A 的特征值之和为1，特征值之积为 -12.(1)求 a, b 的值；(2) 利用正交变换将二次型 f 化为标准形，并写出所用的正交变换和对应的正交矩阵.十一、 (本题满分13分)设随机变量 X 的概率密度为1, 若x [1,8],f ( x)3x23其他 ;0,F(X ) 是 X 的分布函数.求随机变量 Y F (X ) 的分布函数.十二、 (本题满分13 分 )设随机变量X 与 Y 独立，其中X 的概率分布为X ~120.3，0.7而 Y 的概率密度为 f ( y) ，求随机变量 U X Y 的概率密度 g(u) .2003 年全国硕士研究生入学统一考试数学三试题解析一、填空题(1) 【答案】2【分析】无穷小量乘以有界函数的极限仍是无穷小量.【详解】是参变量， x 是函数f(x) 的自变量f ( x) f (0)x cos1lim x 1 cos1f(0)lim lim x0 ，x 0x0x0x x 0x要使该式成立，必须lim x10 ，即 1 .x 0当 x(,0)(0,) 时，f( x)x1 cos1x 2 sin1x x要使 f ( x)0 在x0 处连续，由函数连续的定义应有lim f( x)lim x1 cos 1x 2 sin1f (x) 0x0x 0x x由该式得出 2 .所以f( x) 在x0处右连续的充要条件是 2 ．(2)【答案】 4a 6【详解】设曲线与x 轴相切的切点为( x0,0) ，则yx x00 .而 y 3x23a 2，有 3x023a2又在此点 y 坐标为0(切点在x轴上)，于是有x033a2 x0 b 0，故b x033a2 x0x0 ( x023a2 ) ，所以22(322)224446.b x0x0aa a a(3)【答案】 a2【详解】本题积分区域为全平面，但只有当0 x 1,0 y x 1 时，被积函数才不为零，则二重积分只需在积分区域与被积函数不为零的区域的公共部分商积分即可，因此实际上只需在满足此不等式的区域内积分即可．If ( x) g( y=2dxdy= a21x 1212 dx dy a[( x 1) x]dx ax)dxdy a0x0 D0x 10y x 1(4) 【答案】 -1【详解】这里T为 n 阶矩阵，而T2a 2 为数，直接通过 AB E 进行计算并注意利用乘法的结合律即可．由题设，有AB (ET)(E 1T)=ET1 T1 TTaaaET1 T1 (T )T =ET1 T2aTaaaE( 1 2a 1 )TE ，1a1, a于是有1 2a0 ，即 2a 2a 1 0 ，解得 a1. 已知 a0 ，故 a1 ．a2(5) 【答案】 0.9.【详解】利用方差和相关系数的性质D ( X a) DX ， Cov( X ,Ya) Cov( X ,Y ) ，又因为 Z 仅是 X 减去一个常数，故方差不会变， Z 与 Y 的协方差也不会变，因此相关系数也不会变．Cov(Y, Z ) Cov (Y, X 0.4)E[(Y (X 0.4)] E(Y ) E( X0.4)E(XY) 0.4E(Y) E(Y) E( X )0.4E(Y)E(XY)E(Y )E( X ) Cov ( X ,Y ) ，且 D ZD X . 又 Cov (Y, Z ) Cov ( X , Y) ，所以Cov(Y, Z )Cov(X ,Y) XY0.9.D YD ZD XD Y(6) 【答案】1．2【分析】本题考查大数定律：一组相互独立且具有有限期望与方差的随机变量X 1 , X 2 , , X n ，当方差一致有界时， 其算术平均值依概率收敛于其数学期望的算术平均值：1np1n).X iEX i (nn i 1n i 1【详解】本题中X 12, X 22 , , X n 2 满足大数定律的条件，且EX i 2 DX i(EX i ) 2 = 1(1)21 ，422因此根据大数定律有1 n 2依概率收敛于1 n2 1Y nX i EX i.n i 1n i 12二、选择题(1) 【答案】 (D)【详解】 方法 1：直接法：由f (x) 为奇函数知， f (0) 0 ；又由 g( x)f ( x) ，知g (x) 在xx 0 处没定义，显然 x 0 为 g( x) 的间断点，为了讨论函数g( x) 的连续性，求函数g(x) 在 x0 的极限．lim g ( x) lim f ( x) lim f (x) f (0) 导数的定义f (0)存在，x 0 x 0x x 0x故 x 0 为可去间断点．方法 2：间接法：取f ( x)x ，此时 g( x) =x1, x 0,可排除 (A) (B) (C)三项．x 0, x0,(2) 【答案】 ( A)【详解】 由函数 f ( x, y) 在点 ( x 0 , y 0 ) 处可微， 知函数 f ( x, y) 在点 ( x 0 , y 0 ) 处的两个偏导数都存在，又由二元函数极值的必要条件即得 f (x, y) 在点 (x 0 , y 0 ) 处的两个偏导数都等于零． 从而有df ( x 0 , y) fdyy y 0y( x, y ) ( x 0 , y 0 )选项 ( A) 正确．(3) 【答案】 ( B)【详解】由 p na n an， qna n an，知 0 pa ， 0q a n2nnn2若a n 绝对收敛，则 a n 收敛 . 再由比较判别法，p n 与q n 都收敛，后者n 1n 1n 1n 1与 q n 仅差一个系数，故q n 也收敛，选 (B) ．n 1n 1(4) 【答案】 (C)【分析】A 的伴随矩阵的秩为 1， 说明 A 的秩为 2，由此可确定a, b 应满足的条件．【详解】 方法 1：根据 A 与其伴随矩阵A 秩之间的关系n r Anr A *1 r A n 1 0 r An 1知秩 ( A )=2，它的秩小于它的列数或者行数，故有a b b 1 b b1 b b A b a b(a 2b) 1 a b(a 2b) 0 a b0 b b a1 b aa b( a 2b)( a b)2 0有 a 2b0 或 a b ．当 a b 时，b b bAb b b b b b2 1 1 b b b3 1 10 0 00 0 0显然秩 A1 2 ， 故必有 a b 且 a 2b0 ． 应选 (C)．n r An 方法 2：根据 A 与其伴随矩阵A 秩之间的关系， rA *1 r A n 1 ，0 r An 1知 r A *1 ， r A2 . 对 A 作初等行变换a b b 2 1 13 1 1Ab a bb b aa b b b a a b 0 b aa b当 a b 时，从矩阵中可以看到A 的秩为 1，与秩 A2 ，不合题意 (排除 (A) 、 (B))故 ab ，这时ab bAb a a b 02 b a 3b aa bba 2b bb11 01b a0a b12 00110113故 a 2b0 ，且 ab 时，秩 ( A )=2 ，故应选．(5) 【答案】 (B)【分析】本题涉及到线性相关、线性无关概念的理解，以及线性相关、线性无关的等价表现形式．应注意是寻找不正确的命题．【详解】 (A): 若对于任意一组不全为零的数k 1, k 2 , , k s ，都有 k 11k 22k s s 0 ，则1 ,2 ,,s 必线性无关 .因 为 若1, 2,, s 线 性 相 关 ， 则 存 在 一 组 不 全 为 零 的 数 k 1, k 2 , , k s ， 使 得k 11k 22ks s0 ，矛盾． 可见 (A) 成立．(B):若 1, 2, , s 线 性 相 关 ， 则 存 在 一 组 ( 而 不 是 对 任 意 一 组 不 全 为 零 的 ) 数k 1 , k 2 , ,k s ，都有 k 11k2 2k ss0. (B) 不成立．(C)1 ,2 ,, s 线性无关，则此向量组的秩为s ；反过来，若向量组1 ,2 ,, s 的秩为 s ，则1 ,2 ,, s 线性无关，因此 (C)成立．(D)1 ,2 ,, s 线性无关，则其任一部分组线性无关， 则其中任意两个向量线性无关，可见 (D) 也成立．综上所述，应选 (B)．【评注】 原命题与其逆否命题是等价的 ． 例如，原命题：若存在一组不全为零的数k 1 , k 2 , , k s ，使得 k 1 1k2 2k ss0成立，则 1,2 ,, s 线性相关．其逆否命题为：若对于任意一组不全为零的数k 1 , k 2 , , k s ，都有 k 11k 22ks s0 ，则 1 , 2 , , s 线性无关． 在平时的学习过程中，应经常注意这种原命题与其逆否命题的等价性．(6) 【答案】 C【分析】 (1) A, B 两事件相互独立的充要条件：P AB P A P B(2) A, B,C 三事件相互独立的充要条件：(i) A, B, C 两两相互独立；(ii) P ABCP AP BP C【详解】 方法 1：因为1 ，P A 21 A 31 1 P A 1， P ，P A 4，且2224P A 1A 21 ，P A 1 A 31 11 ，P A 1 A2 A 30 ，4，P A 2 A 3，P A 2 A 4444可见有P A 1A 2 P A 1 P A 2 ，P A 1A 3 P A 1 P A 3 ，P A 2A 3PA 2PA 3，PA1A2A3PA1PA2PA3，PA2A4PA2PA4．故 A1 , A2 , A3两两独立但不相互独立； A2 , A3 , A4不两两独立更不相互独立，应选(C) ．方法 2：由三事件相互独立的定义可知：相互独立必两两独立；反之，两两独立不一定相互独立．可见 (A) 不正确，因为如果正确，则(C)也正确，但正确答案不能有两个；同理，(B)也不正确 . 因此只要检查 (C) 和 (D)P A2 A3A4P0 PA2P A3111 P A4442故(D) 错，应选 (C)．三【详解】为使函数 f ( x) 在1,1]上连续，只需求出函数 f (x) 在 x1的左极限 lim f( ) ，[x1x2然后定义 f (1) 为此极限值即可．lim f ( x)lim[11x 1]x 1x1x sin(1x)1lim[11]1lim(1 x) sin xsin x(1(1x)sin xx1x)x 1令 u 1 x ，则当 x 1 时， u0，所以lim f ( x)1lim u sin(1u)u sin(1u)x 1u01lim u sin(1u)1lim u sin(1u)u (sin cos u cos sin u)u sin u u 0u01lim u sin(1u)1limcos(1u)等2u2洛22u u0u01lim 2 sin(1u)10=1洛22=u0定义 f (1)1，从而有 lim f ( x)1f (1)， f(x) 在 x1处连续．又 f ( x) 在[1,1) x12上连续，所以 f ( x) 在 [ 1,1] 上连续．2四【详解】由复合函数z f [( x, y), ( x, y)] 的求导法则，得g f( xy)f 1( x2y2 )f f 2y xx u x v x u vg f( xy)f 1 ( x2y2 )f f 2xy u y v x u y .v从而2 g y 2 f y 2 f x f x 2 f y 2 f xx2u2u v v u v v2y2 2 f2xy 2 f x2 2 f fu2u v v2v2 g x 2 f x 2 f y f y 2 f x 2 f yy2u2u v v u v v2x2 2 f2xy 2 f y2 2 f fu2u v v2v2 g 2 g2y22f( x2y2)2 f( x2y2)(2 f 2 f)=x2y2.所以x 2y2( x)2v2u2v2u五【详解】从被积函数与积分区域可以看出，应利用极坐标进行计算．作极坐标变换：设x r cos, y r sin，有I e ( x2y2) sin( x2y2 )dxdy e e ( x2 y2 ) sin( x2y2 ) dxdyD De2e r 2sin r2rdr e2e r2d2d sin0000记 A e t sin tdt ，则A e t sin tdt e t d cost e t cost000e1 e t d sin te1 e t sin t00因此A 1(1 e) ， I e(1 e )2(1 e ).22t r 2r 2 dr 2 e e t sin tdt.e t costdte t sin tdt = e 1 A.六【分析】 (1) 和函数一般经过适当的变换后，考虑对其逐项求积分后求和，再求导即可得和函数；或者先通过逐项求导后求和，再积分即可得和函数．本题可直接采用后者．(2)等比级数求和公式x n 1 x x2x n1( 1 x 1)n 01x【详解】先对和函数 f (x)1( 1)n x2n求导n 12nf ( x)( 1)n x2 n 1x( 1)n x2 n 2x( 1)n x2nn 1n 1n0x( x2 ) n x1xn 01x2 1 x2对上式两边从0 到x积分x(t )dt x t dt f ( x) f (0)1ln(1 x2 )f0 1t 202由 f (0) 1，得f ( x) 11ln(1 x2 )( x 1).2为了求极值，对 f ( x) 求一阶导数，12x xf ( x)1 x2 1 x22令 f (x)0 ，求得唯一驻点 x0．由于1x2，f(0)10f ( x)x2 )(12由极值的第二充分条件，得 f ( x) 在 x0 处取得极大值，且极大值为 f (0) 1．七【分析】题目要求 F ( x) 所满足的微分方程，而微分方程中含有其导函数，自然想到对 F ( x)求导，并将其余部分转化为用 F ( x) 表示，导出相应的微分方程，然后再求解相应的微分方程即可．【详解】 (1) 方法1：由F ( x) f (x)g (x) ，有F (x) f (x) g( x) f ( x) g (x) =g2( x) f 2 ( x)[ f ( x) g(x)]2 2 f ( x) g( x) = (2e x) 22F ( x)可见 F ( x) 所满足的一阶微分方程为F (x)2F ( x)4e2x .相应的初始条件为 F (0) f (0) g(0) 0 ．方法 2：由F (x) f ( x) g (x)，有F ( x) f ( x)g( x) f (x)g ( x) =[ f ( x)]2[g ( x)] 2[ f ( x)g ( x)] 2 2 f ( x)g ( x)又由f ()() 2x. 有f ( x)xf (x)g( x)g (x) f (x)g ( x)2e ，，，于是x g x eF ( x)4e2 x 2 f (x) g( x)4e2 x2F ( x)可见 F ( x) 所满足的一阶微分方程为F (x)2F ( x)4e2x .相应的初始条件为 F (0) f (0) g(0)0(2)题 (1) 得到F ( x)所满足的一阶微分方程，求 F (x) 的表达式只需解一阶微分方程．又一阶线性非齐次微分方程dyP( x) y Q( x) 的通解为dxy e P ( x ) dxQ( x)eP ( x) dxCdx2dx2x2dx 2 x4 x 2 x 2 x所以()e [ 4e dx C]= e [ 4e dx C ]=e Ce .F x e将 F(0)0 代入上式，得 01C, C 1 .所以 F ( x)e2 x e 2 x.八【分析】题目要证存在(0,3) ，使得其一阶导数为零，自然想到用罗尔定理. 而罗尔定理要求函数在某闭区间连续，且端点处函数值相等．题目中已知 f (3) 1 ，只需要再证明存在一点 c[0,3) ，使得 f (c) 1 f (3) ，然后在 [ c,3] 上应用罗尔定理即可．条件 f (0) f (1) f (2) 3 等价于f (0)f (1) f ( 2)1．问题转化为1介于 f (x) 的最3值之间，最终用介值定理可以达到目的．【详解】方法 1：因为f ( x)在[0，3]上连续，所以 f ( x) 在[0，2]上连续，则在[0，2]上必有最大值 M 和最小值m(连续函数的最大值最小值定理)，于是m f (0)M ， m f (1)M ， m f (2) M ．三式相加3m f (0) f (1) f (2) 3M .从而f ( 0 ) f( 1 )f( 2 )m31 M .由介值定理知，至少存在一点c[0,2] ，使f (c)f (0) f (1) f (2)1.3因为 f ( c) f (3) 1 ，且f (x)在[c,3]上连续，在(c,3)内可导，由罗尔定理知，必存在(c,3) (0,3) ，使 f ( )0.方法2：由于f (0) f (1) f (2) 3，如果 f (0), f (1), f (2) 中至少有一个等于1，例如f (2) 1 ，则在区间[ 2, 3]上对 f ( x) 使用罗尔定理知，存在(0, 2)(0, 3)使f ( ) 0. 如果 f (0), f (1), f (2) 中没有一个等于1，那么它们不可能全大于1，也不可能全小于1．即至少有一个大于1，至少有一个小于1，由连续函数的介值定理知，在区间 (0, 2) 内至少存在一点使f () 1．在区间 [ ,3] 对 f ( x) 用罗尔定理知，存在( ,3) (0,3) ，使 f ( )0. 证毕．九【分析】方程的个数与未知量的个数相同，问题转化为系数矩阵行列式是否为零，而系数行列式的计算具有明显的特征：所有行对应元素相加后相等．可先将所有行对应元素相加，然后提出公因式，再将第一行的 (-1) 倍加到其余各行，即可计算出行列式的值．【详解】方程组的系数行列式a1 b a2a3a na1a2 b a3a nA a1a2a3 b a na1a2a3a n bnb a i a2a3a ni 1nb a i a2b a3a ni 1nb a i a2a3b a ni1nb a i a2a3a n bi11a2a3a n1a2b a3a nn(b a i ) 1a2a3 b a ni11a2a3a n b1a2a3a nn 0b00n0 = b n 1 (b(b a i ) 0 0b a i ).i1i1000bn(1)当 A0 ，即b0且 b a i0 时，秩A n ，方程组仅有零解．i1(2)当 b0时，A0，原方程组的同解方程组为a1 x1a2 x2a n x n0.n0 可知，a i(i由a i1,2,, n) 不全为零．不妨设 a10 ，得原方程组的一个基础解系i1a2,1,0,,0)T，(a3,0,1,,0)T，, na n,0,0,,1)T.1(2a1(a1a1n时， A0.这时 b0 ，原方程组的系数矩阵可化为(3)当 b a ii 1na1a i a2a3a ni1na1a2a i a3a ni1A na1a2a3a i a ni 1na1a2a3a n a ii 1a1na i a2a3a ni 1n na i a i00将第 1行的(1)倍i1i 1n n加到其余各行a i0a i0i1i 1n na i00a ii1i1n从第 2行到第 n行a1i 1a i a2a3a n同乘以1倍1100n1010a ii110010000将第 i行的 ( a )倍1100i加到第 1行，.i 2,3,, n10001001由此得原方程组的同解方程组为x2x1， x3x1，, x n x1．原方程组的一个基础解系为(1,1, ,1)T .十【分析】特征值之和等于 A 的主对角线上元素之和，特征值之积等于 A 的行列式，由此可求出 a, b 的值；进一步求出 A 的特征值和特征向量，并将相同特征值的特征向量正交化(若有必要 )，然后将特征向量单位化并以此为列所构造的矩阵即为所求的正交矩阵．a0b【详解】 (1)二次型f的矩阵为A020. 设 A 的特征值为i (i 1,2,3) ，由题设得b02123a11a22a33 a 2 ( 2) 1，a0b123| A |0204a 2b212.b02解得 a 1,b2．(2)求矩阵 A 的特征值，令102E A020(2)2(3) 0，202得矩阵 A 的特征值122, 3 3.对于基础解系10 2 122, 解齐次线性方程组 (2EA) x 0 ，系数矩阵为 00 ，得 2 041 (2,0,1)T ，2(0,1,0)T .4 02对于 33 ，解齐次线性方程组 ( 3E A)x 0 ，系数矩阵为 0 5 0 ，得2 01基础解系3(1,0, 2)T .由于 1,2 ,3 已是正交向量组，为了得到规范正交向量组，只需将1, 2, 3 单位化，由此得1( 2 ,0, 1 )T ， 2 (0,1,0)T ， 3 ( 1 ,0,2 )T .5 55 5令矩阵2155Q1230 1 0 ，1 0255则 Q 为正交矩阵．在正交变换 XQY 下，有2 0 0 Q T AQ0 2 0 ，0 03且二次型的标准形为f2 y 12 2 y 223y 32 .【评注】本题求 a, b 也可先计算特征多项式，再利用根与系数的关系确定：二次型 f 的矩阵 A 对应特征多项式为abE A0 2 0(2)[ 2(a 2) (2ab 2 )].b2设 A 的特征值为1 , 2,3，则12,2 31232 (a 2) 1， 1 2 3a 2,2 3(2a b 2 ). 由题设得 2(2a b 2 )12.解得 a 1,b2 ．第一步求参数见 《数学复习指南》 P361 重要公式与结论 4，完全类似例题见 《文登数学全真模拟试卷》数学三 P47 第九题．十一【分析】先求出分布函数 F ( x) 的具体形式，从而可确定 YF(X) ，然后按定义求 Y的分布函数即可．注意应先确定 Y F (x) 的值域范围 (0F(X)1) ，再对 y 分段讨论．【详解】易见，当 x1时， F (x) 0; 当 x 8时， F ( x) 1．对于 x [1,8] ，有x1 3 x 1.F ( x)dt133 t 2设 G ( y) 是随机变量 YF (x) 的分布函数． 显然，当 y0 时， G ( y) =0；当 y 1时，G ( y) =1 ． 对于 y [ 0,1) ，有G ( y) P{ Yy} P{F(X) y}P{3 X 1y}P{ X ( y 1)3} F [( y 1)3 ] y.于是， YF ( x) 的分布函数为0,若 y 0,G ( y)y, 若 0y1,1,若 y 1.十二 【分析】本题属新题型，求两个随机变量和的分布，其中一个是连续型一个是离散型，要求用全概率公式进行计算，类似问题以前从未出现过，具有一定的难度和综合性．求二维随机变量函数的分布， 一般用分布函数法转化为求相应的概率． 注意 X 只有两个可能的取值，求概率时可用全概率公式进行计算．求概率密度 g(u) ，一般应先求分布函数G (u) P{ U u}P{ X Y u} ，在计算概率的时候，应充分利用X 只有可能取值 X 1和 X2．全概率公式：如果事件A 1, , A n 构成一个完备事件组，即它们是两两互不相容，其和为(总体的样本空间 ) ；并且0,1,2, , .则对任一事件B 有nP B P( A i )P(B | A i )．i 1【详解】设 F ( y) 是 Y 的分布函数，由全概率公式，得U X Y 的分布函数G (u) P{ X Y u}P{X 1}P{X Y 0.3P{ X Y u X 0.3P{Y u 1 X u X 1}P{ X2}P{ X Y u X 2} 1}0.7P{X Y u X2}1}0.7P{Y u 2 X2} ．由于 X 和 Y 相互独立，所以P{Y u 1} P{ Y u1X 1}， P{Y u 2}P{ Y u 2 X2}所以G (u)0.3P{ Y u1}0.7 P{ Y u 2}0.3F (u1)0.7 F (u2).由此，因为连续型随机变量密度函数是分布函数在对应区间上的微分得到，得U 的概率密度g (u)G (u)0.3F(u1) 0.7F (u2) 0.3 f (u 1)0.7 f (u2).。