第二届全国大学生数学竞赛决赛试题及参考答案(非数学类)

全国大学生数学竞赛试题解答及评分标准非数学类

全国高校生竞赛历年试题名师精讲〔非数学类〕〔2021——2021〕第五届全国高校生数学竞赛预赛试卷〔非数学类〕一、解答以下各题〔每题6分共24分，要求写出重要步骤〕(lim 1sin nn →∞+.解因为()sin sin 2n π==……〔2分〕；原式lim 1exp lim ln 1sin nn n n →∞→∞⎡⎤⎛⎫⎛⎫=+=+⎢⎥ ⎢⎥⎝⎝⎣⎦exp ⎛= ⎝0sin xdx x+∞⎰不是肯定收敛的解记()1sin n n nx a dx xππ+=⎰，只要证明0n n a ∞=∑发散即可。

……………………〔2分〕因为()()()()10112sin sin 111n n n a x dx xdx n n n ππππππ+≥==+++⎰⎰。

…………〔2分〕而()021n n π∞=+∑发散，故由比较判别法nn a∞=∑发散。

……………………………………〔2分〕()y y x =由323322x x y y +-=确定，求()y x 的极值。

解方程两边对x 求导，得22236360x xy x y y y ''++-= ………………〔1分〕故()2222x x y y y x+'=-，令0y '=，得()200x x y x +=⇒=或2x y =-………〔2分〕将2x y =-代入所给方程得2,1x y =-=，将0x =代入所给方程得0,1x y ==-，…………………………………〔2分〕又()()()()()2222222222422x xy y y x x x y yy x y yx''++--+-''=-()()()0,1,02,1,0200220010,1020x y y x y y y y ''====-==+---''''==-<=>-，故()01y =-为极大值，()21y -=为微小值。

历届大学生高等数学竞赛真题及答案非数学类14页

前三届高数竞赛预赛试题（非数学类）（参加高等数学竞赛的同学最重要的是好好复习高等数学知识，适当看一些辅导书及相关题目，主要是一些各大高校的试题。

）2009年第一届全国大学生数学竞赛预赛试卷一、填空题（每小题5分，共20分）1．计算=--++⎰⎰y x y x x yy x Dd d 1)1ln()(____________，其中区域D 由直线1=+y x 与两坐标轴所围成三角形区域.解: 令v x u y x ==+,，则v u y v x -==,，v u v u y x d d d d 1110det d d =⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=，令u t -=1，则21t u -=2．设)(x f 是连续函数，且满足⎰--=2022d )(3)(x x f x x f , 则=)(x f ____________.解: 令⎰=20d )(x x f A ，则23)(2--=A x x f ，解得34=A 。

因此3103)(2-=x x f 。

3．曲面2222-+=y x z 平行平面022=-+z y x 的切平面方程是__________.解: 因平面022=-+z y x 的法向量为)1,2,2(-，而曲面2222-+=y x z 在),(00y x 处的法向量为)1),,(),,((0000-y x z y x z y x ，故)1),,(),,((0000-y x z y x z y x 与)1,2,2(-平行，因此，由x z x =，y z y 2=知0000002),(2,),(2y y x z x y x z y x ====，即1,200==y x ，又5)1,2(),(00==z y x z ，于是曲面022=-+z y x 在)),(,,(0000y x z y x 处的切平面方程是0)5()1(2)2(2=---+-z y x ，即曲面 2222-+=y x z 平行平面022=-+z y x 的切平面方程是0122=--+z y x 。

全国大学生数学竞赛试题解答及评分标准(非数学类)

全国大学生竞赛历年试题名师精讲（非数学类）（2009——2013）第五届全国大学生数学竞赛预赛试卷（非数学类）一、解答下列各题（每小题6分共24分，要求写出重要步骤）1.求极限(lim 1sin nn →∞+.解因为()sin sin 2n π==……（2分）；原式lim 1exp lim ln 1nn n n →∞→∞⎡⎤⎛⎫⎛⎫=+=+⎢⎥ ⎢⎥⎝⎝⎣⎦=2.证明广义积分0sin xdx x ⎰不是绝对收敛的解记()1sin n n nx a dx xππ+=⎰，只要证明0n n a ∞=∑发散即可。

……………………（2分）因为()()()()10112sin sin 111n n n a x dx xdx n n n ππππππ+≥==+++⎰⎰。

…………（2分）而()021n n π∞=+∑发散，故由比较判别法0n n a ∞=∑发散。

……………………………………（2分）3.设函数()y y x =由323322x x y y +-=确定，求()y x 的极值。

解方程两边对x 求导，得22236360x xy x y y y ''++-= ………………（1分）故()2222x x y y y x +'=-，令0y '=，得()200x x y x +=⇒=或2x y =-………（2分）将2x y =-代入所给方程得2,1x y =-=，将0x =代入所给方程得0,1x y ==-，…………………………………（2分）又()()()()()2222222222422x xy y y x x x y yy x y y x ''++--+-''=-()()()0,1,02,1,0200220010,1020x y y x y y y y ''====-==+---''''==-<=>-，故()01y=-为极大值，()21y-=为极小值。

第二届全国大学生数学竞赛预赛试卷（非数学类）

22,x y +x x 2t te2111))[n n s s s s s14解：（简要过程）（简要过程）二阶导数为正，则一阶导数单增，f(x)先减后增，因为f(x)有小于0的值，所以只需在两边找两大于0的值。

的值。

将f(x)二阶泰勒展开二阶泰勒展开'''2()()(0)(0)2f f x f f x x x =++因为二阶倒数大于0，所以，所以lim ()x f x ®+¥=+¥，lim ()x f x ®-¥=-¥证明完成。

证明完成。

三、（15分）设函数()y f x =由参数方程22(1)()x t t t y t y ì=+>-í=î所确定，其中()t y 具有二阶导数，曲线()y t y =与22132t u y e du e -=+ò在1t =出相切，求函数()t y 。

解：（这儿少了一个条件22d y dx = ）由()y t y =与22132t u y e du e-=+ò在1t =出相切得出相切得3(1)2ey =，'2(1)e y ='//()22dy dy dt dx dx dt t ty ==+ 22d y dx ='3''()(2(/)(/)//(22)2)2()d dy dx d dy dx dt dx dx d t t t t t y y ==++-=。

上式可以得到一个微分方程，求解即可。

四、（15分）设10,,nn n k k a S a =>=å证明：证明：（1）当1a >时，级数1nn na S a +¥=å收敛；收敛；（2）当1a £且()ns n ®¥®¥时，级数1nn na S a +¥=å发散。

第二届全国大学生数学竞赛决赛试题及详细解答

第二届全国大学生数学竞赛决赛试题及答案（非数学类，2011）一．计算下列各题（本题共3小题，每小题各5分，共15分。

）（1）.求11cos 0sin lim xx x x -→⎛⎫ ⎪⎝⎭；解：方法一（用两个重要极限）：()()20003221sin 1cos sin 1cos 001sin cos 12limlimlim sin 11331cos 3222sin sin lim lim 1lim x x x x x xxx x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x ee eee→→→-∙---→→------→-⎛⎫⎛⎫=+ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭=====方法二（取对数）：0202000322sin 1sin 1ln lim11cos lim1cos 201sin cos 12limlimlim 11333222sin lim x x x x x xx x x xx xx x x xx x x x x eex ee e e→→→→→-⎛⎫ ⎪⎝⎭--→----⎛⎫== ⎪⎝⎭====（2）.求111lim ...12n n n n n →∞⎛⎫+++ ⎪+++⎝⎭；解：方法一（用欧拉公式）令111...12n x n n n n=++++++ 111ln =C+o 1211111ln 2=C+o 1212n nn n n n+++-++++++-+由欧拉公式得（），则（），其中，()1o 表示n →∞时的无穷小量，-ln2o 1n x ∴=两式相减，得：（）,lim ln 2.n n x →∞∴=方法二（用定积分的定义）111lim lim lim()12n n n n x n n n→∞→∞→∞=++++111lim ()111n n n nn→∞=++++101ln 21dx x==+⎰（3）已知()2ln 1arctan tt x e y t e ⎧=+⎪⎨=-⎪⎩，求22d y dx 。

历届全国大学生高等数学竞赛真题及答案非数学类

前三届高数竞赛预赛试题（非数学类）（参加高等数学竞赛的同学最重要的是好好复习高等数学知识，适当看一些辅导书及相关题目，主要是一些各大高校的试题。

）2009年第一届全国大学生数学竞赛预赛试卷一、填空题（每小题5分，共20分）1．计算=--++⎰⎰y x yx x yy x Dd d 1)1ln()(____________，其中区域D 由直线1=+y x 与两坐标轴所围成三角形区域.解: 令v x u y x ==+,，则v u y v x -==,，v u v u y x d d d d 1110det d d =⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=， v u u v u u u y x y x x yy x D D d d 1ln ln d d 1)1ln()(⎰⎰⎰⎰--=--++⎰⎰⎰⎰----=---=1021000d 1)ln (1ln d )d ln 1d 1ln (u uu u u u u u u u v v uuv u u u u u ⎰-=12d 1u uu （*）令u t -=1，则21t u -=dt 2d t u -=，42221t t u +-=，)1)(1()1(2t t t u u +-=-，⎰+--=0142d )21(2(*)tt t⎰+-=1042d )21(2t t t 1516513221053=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-=t t t2．设)(x f 是连续函数，且满足⎰--=2022d )(3)(x x f x x f , 则=)(x f ____________.解: 令⎰=20d )(x x f A ，则23)(2--=A x x f ，A A x A x A 24)2(28d )23(202-=+-=--=⎰,解得34=A 。

因此3103)(2-=x x f 。

3．曲面2222-+=y x z 平行平面022=-+z y x 的切平面方程是__________. 解: 因平面022=-+z y x 的法向量为)1,2,2(-，而曲面2222-+=y x z 在),(00y x 处的法向量为)1),,(),,((0000-y x z y x z y x ，故)1),,(),,((0000-y x z y x z y x 与)1,2,2(-平行，因此，由x z x =，y z y 2=知0000002),(2,),(2y y x z x y x z y x ====，即1,200==y x ，又5)1,2(),(00==z y x z ，于是曲面022=-+z y x 在)),(,,(0000y x z y x 处的切平面方程是0)5()1(2)2(2=---+-z y x ，即曲面2222-+=y x z 平行平面022=-+z y x 的切平面方程是0122=--+z y x 。

历年全国大学生高等数学竞赛真题及答案(2009-2011非数学类).

1
1 2 4 2 3 1 5 16
2 (12t t )dt 2 t t t
令t 1u ，则u 1t2 ，du 2tdt ，u2 12t2 t4 ，u(1u) t2 (1t)(1t) ，
0
(*) 2 (12t2 t4 )dt
1
2
d y
则 2 ________________.
dx
f (y ) y
x
解方程xe e ln 29 的两边对求导，得
y
(x y ) ln(1 ) u ln u u ln v
1x y
坐标轴所围成三角形区域.
0 1
解令，则，，
x y u,x v x v,y u v dxdy det dudv dudv
1 1
2 ．设f (x) 是连续函数，且满足f (x) 3x 2 f (x)dx 2 , 则f (x) ____________.
0
处的切平面方程是2(x 2) 2(y 1) (z 5) 0 ，即曲面z y 2 平行平面
2
2x 2y z 0 的切平面方程是2x 2y z 1 0 。
4 ．设函数y y (x) 由方程 f (y ) y 确定，其中具有二阶导数，且，
xe e ln 29 f f 1
处的法向量为(z (x , y ), z (x , y ),1) ，故(z (x , y ), z (x , y ),1) 与(2,2,1) 平行，
x 0 0 y 0 0 x 0 0 y 0 0
D x dxdy D dudv
1x y 1u
1 u ln u u u u
4 2 10
解得A 。因此f (x) 3x 。

第二届全国大学生数学竞赛决赛试题及解答

第二届全国大学生数学竞赛决赛试题及解答一、(15分)求出过原点且和椭球面2224561x y z ++=的交线为一个圆周的所有平面.【解】所述圆周过原点，则一定以原点为圆心，且在球面2222x y z R ++= ①上.因此，该球面与椭球面2224561x y z ++= ②的交线即为圆周.由①、②确定的平面也必包含此圆周.联立此二式，得2222221114560x y z R R R ⎛⎞⎛⎞⎛⎞−+−+−=⎜⎟⎜⎟⎜⎟⎝⎠⎝⎠⎝⎠ 显然，当215R =时，有220x z −=，这是两相交平面x z =，0x z +=，即为所求.二、(15分)设()01f x <<，无穷积分()0d f x x +∞∫和()0d xf x x +∞∫都收敛.求证：()()()21d d 2xf x x f x x +∞+∞>∫∫.【证】令()0d f x x a +∞=∫，则()0,a ∈+∞.据题设条件()01f x <<，得()()()0d d d aaxf x x xf x x xf x x +∞+∞=+∫∫∫()()0d d a axf x x a f x x +∞>+∫∫()()()d d aaxf x x a a f x x =+−∫∫()()()0d 1d a axf x x a f x x =+−∫∫()()()0d 1d a axf x x x f x x >+−∫∫201d 2a x x a ==∫，因此，得()()()21d d 2xf x x f x x +∞+∞>∫∫.三、(15分)设1nn na+∞=∑收敛，122n n n n k t a a ka +++=++++"".证明：lim 0n n t →∞=.【证】首先，注意到1n n k k t ka +∞+==∑()1n k k kn k a n k+∞+==++∑,据题设条件1n n na +∞=∑收敛，可知()1n kk n k a +∞+=+∑收敛，而k n k ⎧⎫⎨⎬+⎩⎭关于k 单调，且01k n k <<+即有界，故由Abel 判别法知()1n k k kn k a n k+∞+=++∑收敛，即n t 有意义. 因为1nn na+∞=∑收敛，所以0ε∀>，存在N +∈]，使得当n N >时，+n kk nR ka ∞==∑(),εε∈−.此时，对任何n N >以及1m >，有()111mmn kk n k n k k k kaR R n k ++++===−+∑∑11211m m k n k n k k k k R R n k n k +++==−=−++−∑∑ 1121111m n m n k n k m k k R R R n n m n k n k ++++=−⎛⎞=−+−⎜⎟++++−⎝⎠∑，于是，有1mn kk ka+=∑21111mk m kk n n m n kn k εε=−⎛⎞⎛⎞≤++−⎜⎟⎜⎟++++−⎝⎠⎝⎠∑22m n m εε=<+. 所以，2n t ε≤，()n N >，即lim 0n n t →∞=.四、(15分)设()n A M ∈^，定义线性变换:()()A n n M M σ→^^，()A X AX XA σ=−.证明：当A 可对角化时，A σ也可对角化.这里()n M ^是复数域^上n 阶方阵组成的线性空间.【证】取()n M ^的自然基{}:,1,2,ij E i j n ="，其中ij E 是(,)i j 元等于1，其它元均为0的n 阶矩阵.因为A 可对角化，所以存在可逆矩阵()n P M ∈^，使得112diag(,,,)n P AP λλλ−=Λ=".显然，{}1:,1,2,ij PE P i j n −="也是()n M ^的一组基，并且有11111()()()()()A ij ij ij ij ij i j ij PE P A PE P PE P A P E E P PE P σλλ−−−−−=−=Λ−Λ=−，所以A σ在基11111111,,,,,,n n nn PE P PE P PE P PE P −−−−"""下的矩阵为对角矩阵12111diag(0,,,,,,,,0)n n n n λλλλλλλλ−−−−−"""，这就是说，A σ可对角化.五、(20分)设连续函数:f →\\，满足()()(),sup x y f x y f x f y ∈+−−<+∞\.证明：存在实常数a 满足()sup x f x ax ∈−<+∞\.【证】令()()(),sup x y M f x y f x f y ∈=+−−\，则+,,x m n ∀∈∈\`，有()()()f x y f x f y M +−−≤， ①()((1))()f nx f n x f x M −−−≤.于是，有()()()2()((1))()1nk f nx nf x f kx f k x f x n M nM =−≤−−−≤−≤∑. ②因此()()()()()()()nf mx mf nx nf mx f mnx f mnx mf nx n m M −≤−+−≤+，()()11f mx f nx M m n n m ⎛⎞−≤+⎜⎟⎝⎠. 这表明函数列()f nx n ⎧⎫⎨⎬⎩⎭在(,)−∞+∞上一致收敛，设其极限为()g x ，则()g x 是连续函数. 进一步，由不等式①，有()()()()f n x y f nx f ny M nn n n+−−≤，,;x y n +∀∈∈\`. 取极限，得()()()g x y g x g y +=+，,x y ∀∈\.由此可解得()()1g x g x ax ==.另一方面，再由②式，得()()f nx f x M n−≤. 令n →∞，得()()g x f x M −≤，x ∀∈\.从而()()sup x g x f x M ∈−≤<+∞\.故存在实常数a ，使得()sup x f x ax M ∈−≤<+∞\.六、(20分) 设:()n M ϕ→\\是非零线性映射，满足()()XY YX ϕϕ=，,()n X Y M ∀∈\，这里()n M \是实数域\上n 阶方阵组成的线性空间.在()n M \上定义双线性型(-，-)：()()n n M M ×→\\\为(,)()X Y XY ϕ=.(1)证明(-，-)是非退化的，即若(,)0X Y =，()n Y M ∀∈\，则X O =； (2)设212,,,n A A A "是()n M \的一组基，212,,,n B B B "是相应的对偶基，即0,(,)1,.i j ij i j A B i j δ≠⎧==⎨=⎩当,当证明21n i ii A B =∑是数量矩阵.【证】(1)先确定ϕ的结构.取()n M \的自然基{}:,1,2,ij E i j n ="，其中ij E 是(,)i j 元等于1，其它元均为0的n 阶矩阵.令()ji ij c E ϕ=，则()()ij n C c M =∈\.()n A M ∀∈\，有1111()()tr()n n n nij ij ij ji i j i j A a E a c AC ϕϕ=======∑∑∑∑.根据题设，()()XY YX ϕϕ=，,()n X Y M ∀∈\，所以tr()tr()tr()YCX XYC YXC ==.因此XC CX =.由于X 的任意性，知C E λ=为数量矩阵.于是有()tr()A A ϕλ=，()n A M ∀∈\.因为0ϕ≠，所以0λ≠.现在，如果(,)tr()0X Y XY λ==，()n Y M ∀∈\，取TY X =，那么X O =. (2)令()ii pqA a =，()i i stB b =.设21n pq pq ii i E B ε==∑，利用{}i A 与{}j B 的对偶性，有()()21,,n pq pq jpqijij i A E A B εε===∑.另一方面，由(1)的结果，有(),tr()j j pq j pq qpA E A E a λλ==，所以21n i pq qpi i E aB λ==∑.比较等式两边的(,)s t 元，得211n i i qp st ps qt i a b δδλ==∑.注意到，pq st qs pt E E E δ=，因此，有22211,1, 1,1, 11,1,11n n n n n n n n n i i i ii i pq pq st st pq st qs pt pt qs pti i p q s t p q s t i s t p q n A B a E b E a b E E E δδδλλ=========⎛⎞⎛⎞====⎜⎟⎜⎟⎝⎠⎝⎠∑∑∑∑∑∑∑∑∑.。