郑州大学数学分析2008考研真题及答案
2008年考研数学(四)试题
(I) 求 dz ；
(II)
记 u ( x, y) =
1 x−
⎛ ∂z
y
⎜ ⎝
∂x
−
∂z ⎞ ∂u
∂y
⎟ ⎠
，求
∂x
.
(19)(本题满分 10 分)
f ( x) 是周期为 2 的连续函数，
∫ ∫ (I) 证明对任意实数 t ，有 t+2 f ( x) dx = 2 f ( x) dx
t
0
∫ ∫ (II)
.
三、解答题.
(15)(本题满分 9 分)
1 sin x
求极限
lim
x→0
x2
Байду номын сангаас
ln
x
.
(16) (本题满分 10 分)
∫ 设 f ( x) = 1 t (t − x) dt ， 0 < x < 1，求 f ( x) 的极值、单调区间以及曲线 y = f (x) 的 0
凹凸区间.
(17)(本题满分 11 分)
−2
⎟ ⎠
(
B)
⎛ ⎜ ⎝
2 −1
−1⎞
2
⎟ ⎠
(C
)
⎛ ⎜ ⎝
2 1
1⎞
2
⎟ ⎠
(
D
)
⎛ ⎜ ⎝
1 −2
−2 ⎞
1
⎟ ⎠
(7) 随机变量 X,Y 独立同分布且 X 的分布函数为 F( x) , 则 Z = max{X,Y} 的分布函数为( )
( A) F2 (x) .
(B) F (x)F (y).
( A) E − A 不可逆， E + A 不可逆.
( B) E − A 不可逆， E + A 可逆.
2008—数一真题、标准答案及解析
2008年全国硕士研究生入学统一考试数学一试题一、选择题：1～8小题，每小题4分，共32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）设函数2()ln(2)x f x t dt =+⎰则()f x '的零点个数（ ）()A 0()B 1 ()C 2()D 3（2）函数(,)arctanxf x y y=在点(0,1)处的梯度等于（ ） ()A i()B -i ()C j()D -j（3）在下列微分方程中，以123cos2sin 2x y C e C x C x =++（123,,C C C 为任意常数）为通解的是（ ）()A 440y y y y ''''''+--=.()B 440y y y y ''''''+++=.()C 440y y y y ''''''--+=.()D 440y y y y ''''''-+-=.（4）设函数()f x 在(,)-∞+∞内单调有界，{}n x 为数列，下列命题正确的是（ ）()A 若{}n x 收敛，则{}()n f x 收敛. ()B 若{}n x 单调，则{}()n f x 收敛.()C 若{}()n f x 收敛，则{}n x 收敛.()D 若{}()n f x 单调，则{}n x 收敛.（5）设A 为n 阶非零矩阵，E 为n 阶单位矩阵. 若30A =，则（ ）()A E A -不可逆，E A +不可逆.()B E A -不可逆，E A +可逆.()C E A -可逆，E A +可逆.()D E A -可逆，E A +不可逆.（6）设A 为3阶实对称矩阵，如果二次曲面方程(,,)1x x y z A y z ⎛⎫ ⎪= ⎪ ⎪⎝⎭在正交变换下的标准方程的图形如图，则A 的正特征值个数为（ ）()A 0.()B 1. ()C 2.()D 3.（7）设随机变量,X Y 独立同分布且X 分布函数为()F x ，则{}max ,Z X Y =分布函数为（ ）()A ()2F x .()B ()()F x F y .()C ()211F x --⎡⎤⎣⎦.()D ()()11F x F y --⎡⎤⎡⎤⎣⎦⎣⎦.（8）设随机变量()~0,1X N ，()~1,4Y N 且相关系数1XY ρ=，则（ ）()A {}211P Y X =--=. ()B {}211P Y X =-=. ()C {}211P Y X =-+=.()D {}211P Y X =+=.二、填空题：9-14小题，每小题4分，共24分，请将答案写在答题纸指定位置上. （9）微分方程0xy y '+=满足条件()11y =的解是y = . （10）曲线()()sin ln xy y x x +-=在点()0,1处的切线方程为 .（11）已知幂级数()02nn n a x ∞=+∑在0x =处收敛，在4x =-处发散，则幂级数()03nn n a x ∞=-∑的收敛域为.（12）设曲面∑是z =的上侧，则2xydydz xdzdx x dxdy ∑++=⎰⎰ .（13）设A 为2阶矩阵，12,αα为线性无关的2维列向量，12120,2A A αααα==+，则A 的非零特征值为 .（14）设随机变量X 服从参数为1的泊松分布，则{}2P X EX == .三、解答题：15－23小题，共94分.请将解答写在答题纸指定的位置上.解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤.(15)（本题满分10分）求极限()40sin sin sin sin lim x x x x x →-⎡⎤⎣⎦. (16)（本题满分10分） 计算曲线积分()2sin 221Lxdx xydy +-⎰，其中L 是曲线sin y x =上从点()0,0到点(),0π的一段.(17)（本题满分10分）已知曲线22220:35x y z C x y z ⎧+-=⎨++=⎩，求曲线C 距离XOY 面最远的点和最近的点.(18)（本题满分10分）设()f x 是连续函数，（1）利用定义证明函数()()0xF x f t dt =⎰可导，且()()F x f x '=；（2）当()f x 是以2为周期的周期函数时，证明函数()22()()xG x f t dt x f t dt =-⎰⎰也是以2为周期的周期函数.(19)（本题满分10分）()21(0)f x x x π=-≤≤，用余弦级数展开，并求()1211n n n-∞=-∑的和.(20)（本题满分11分）T T A ααββ=+，T α为α的转置，T β为β的转置.（1）证()2r A ≤；（2）若,αβ线性相关，则()2r A <. （21）（本题满分11分）设矩阵2221212n na a aA a a ⨯⎛⎫⎪⎪= ⎪⎪⎝⎭，现矩阵A 满足方程AX B =，其中()1,,Tn X x x =，()1,0,,0B =，（1）求证()1n A n a =+（2）a 为何值，方程组有唯一解，求1x （3）a 为何值，方程组有无穷多解，求通解（22）（本题满分11分）设随机变量X 与Y 相互独立，X 的概率分布为{}()11,0,13P X i i ===-，Y 的概率密度为()1010Y y f y ≤≤⎧=⎨⎩其它，记Z X Y =+ （1）求102P Z X ⎧⎫≤=⎨⎬⎩⎭（2）求Z 的概率密度．（23）（本题满分11分）设12,,,n X X X 是总体为2(,)N μσ11ni i X X n ==∑，2211()1n ii S X X n ==--∑，221T X S n =- （1）证 T 是2μ的无偏估计量.（2）当0,1μσ==时 ，求DT .2008年全国硕士研究生入学统一考试数学一试题解析一、选择题 (1)【答案】B【详解】2()[ln(2)]2f x x x '=+⋅，(0)0f '=，即0x =是()f x '的一个零点又2224()2ln(2)02x f x x x''=++>+，从而()f x '单调增加（(,)x ∈-∞+∞） 所以()f x '只有一个零点. (2)【答案】A【详解】因为2211x y f x y '=+，2221y x y f x y -'=+，所以(0,1)1x f '=，(0,1)0y f '=所以 (0,1)10f =⋅+⋅=grad i j i (3)【答案】D【详解】由微分方程的通解中含有xe 、cos 2x 、sin 2x 知齐次线性方程所对应的特征方程有根1,2r r i ==±，所以特征方程为(1)(2)(2)0r r i r i --+=，即32440r r r -+-=. 故以已知函数为通解的微分方程是40y y y ''''''-+-= (4)【答案】B【详解】因为()f x 在(,)-∞+∞内单调有界，且{}n x 单调. 所以{()}n f x 单调且有界. 故{()}n f x 一定存在极限(5)【答案】C【详解】23()()E A E A A E A E -++=-=，23()()E A E A A E A E +-+=+= 故,E A E A -+均可逆． (6)【答案】B【详解】图示的二次曲面为双叶双曲面，其方程为2222221x y z a b c '''--=，即二次型的标准型为222222x y z f a b c'''=--，而标准型的系数即为A 的特征值.(7)【答案】A【详解】()(){}{}()()()()()2max ,Z Z Z Z F z P Z z P X Y z P X z P Y z F z F z F z =≤=≤=≤≤==(8)【答案】D【详解】 用排除法. 设Y aX b =+，由1XY ρ=，知道,X Y 正相关，得0a >，排除()A 、()C由~(0,1),~(1,4)X N Y N ，得0,1,EX EY ==所以 ()()E Y E aX b aEX b =+=+01,a b ⨯+= 所以1b =. 排除()B . 故选择()D 二、填空题 (9) 【答案】1x 【详解】由dy y dx x -=，两端积分得1ln ln y x C -=+，所以1x C y=+，又(1)1y =，所以1y x =. (10) 【答案】1y x =+【详解】设(,)sin()ln()F x y xy y x x =+--，则1cos()11cos()x y y xy F dy y x dx F x xy y x--'-=-=-'+-，将(0)1y =代入得1x dy dx==，所以切线方程为10y x -=-，即1y x =+(11)【答案】(1,5]【详解】幂级数(2)nn n a x ∞=+∑的收敛区间以2x =-为中心，因为该级数在0x =处收敛，在4x =-处发散，所以其收敛半径为2，收敛域为(4,0]-，即222x -<+≤时级数收敛，亦即nn n a t∞=∑的收敛半径为2，收敛域为(2,2]-. 则(3)nn n a x ∞=-∑的收敛半径为2，由232x -<-≤得15x <≤，即幂级数(3)nn n a x ∞=-∑的收敛域为(1,5] (12)【答案】4π【详解】加221:0(4)z x y ∑=+≤的下侧，记∑与1∑所围空间区域为Ω，则2xydydz xdzdx x dxdy ∑++⎰⎰ 1122xydydz xdzdx x dxdy xydydz xdzdx x dxdy ∑+∑∑=++-++⎰⎰⎰⎰2222222441()0()2x y x y ydxdydz x dxdy x y dxdy Ω+≤+≤=--=++⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰22300142d r dr πθπ==⎰⎰(13)【答案】1【详解】1212121202(,)(,)(0,2)(,)01A A A αααααααα⎛⎫==+=⎪⎝⎭记12(,)P αα=，0201B ⎛⎫= ⎪⎝⎭，则AP PB =因为12,αα线性无关，所以P 可逆. 从而1B P AP -=，即A 与B 相似. 由2||(1)001E B λλλλλ--==-=-，得0λ=及1λ=为B 的特征值.又相似矩阵有相同的特征值，故A 的非零特征值为1. (14)【答案】12e【详解】由22()DX EX EX =-，得22()EX DX EX =+，又因为X 服从参数为1的泊松分布，所以1DX EX ==，所以2112EX =+=，所以 {}21111222P X e e --===！三、解答题(15) 【详解】 方法一：4300[sin sin(sin )]sin sin sin(sin )limlim x x x x x x x x x →→--=22220001sin cos cos(sin )cos 1cos(sin )12lim lim lim 3336x x x xx x x x x x x →→→--==== 方法二：331sin ()6x x x o x =-+ 331sin(sin )sin sin (sin )6x x x o x =-+4444400[sin sin(sin )]sin sin (sin )1lim lim 66x x x x xx o x x x x →→⎡⎤-∴ =+=⎢⎥⎣⎦(16) 【详解】 方法一：（直接取x 为参数将对坐标的曲线积分化成定积分计算）2222220000sin 22(1)[sin 22(1)sin cos ]sin 21cos 2cos 2sin 2sin 222222Lxdx x ydyx x x x dx xxdxx x x x xdx x xdx ππππππππ+-=+-⋅==-+=-+-=-⎰⎰⎰⎰⎰方法二：（添加x 轴上的直线段用格林公式化成二重积分计算）取1L 为x 轴上从点(,0)π到点(0,0)的一段，D 是由L 与1L 围成的区域112220sin 2000022000sin 22(1)sin 22(1)sin 22(1)14sin 24cos 22sin 21(1cos 2)sin 2sin 22222LL L L xDxdx x ydyxdx x ydy xdx x ydyxydxdy xdx dx xydy x x xdx x x x x dx x xdx πππππππππ++-=+--+-=--=--=-=--=-+-=-⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰方法三：（将其拆成2sin 222LLxdx ydy xydy -+⎰⎰，前者与路径无关，选择沿x 轴上的直线段积分，后者化成定积分计算）2212sin 22(1)sin 222LLLxdx x ydy xdx ydy x ydy I I +-=-+=+⎰⎰⎰对于1I ，因为0P Qy x∂∂==∂∂，故曲线积分与路径无关，取(0,0)到(,0)π的直线段积分10sin 20I xdx π==⎰2222202200022122sin cos sin 2cos 221111cos 22cos 2sin 222221111sin 2cos 22222LI x ydy x x xdx x xdx x d x x x x xdx xd xx x x ππππππππππ====-=-+=-+⎡⎤=-++=-⎢⎥⎣⎦⎰⎰⎰⎰⎰⎰所以，原式212π=-(17) 【详解】点(,,)x y z 到xOy 面的距离为||z ，故求C 上距离xOy 面的最远点和最近点的坐标，等价于求函数2H z =在条件22220x y z +-=与35x y z ++=下的最大值点和最小值点.令 2222(,,,,)(2)(35)L x y z z x y z x y z λμλμ=++-+++-所以 22220(1)20(2)2430(3)20(4)35(5)xy zL x L y L z z x y z x y z λμλμλμ'=+=⎧⎪'=+=⎪⎪'=-+=⎨⎪+-=⎪++=⎪⎩ 由(1)(2)得x y =，代入(4)(5)有 220235x z x z ⎧-=⎨+=⎩，解得555x y z =-⎧⎪=-⎨⎪=⎩ 或111x y z =⎧⎪=⎨⎪=⎩(18)【详解】(I) 对任意的x ，由于f 是连续函数，所以0000()()()()limlim x xxx x f t dt f t dtF x x F x xx+→→-+-=⎰⎰0()()limlimlim ()x x xx x x f t dt f xf xxξξ+→→→===⎰ ，其中ξ介于x 与x x +之间 由于0lim ()()x f f x ξ→=，可知函数()F x 在x 处可导，且()()F x f x '=.(II)方法一：要证明()G x 以2为周期，即要证明对任意的x ，都有(2)()G x G x +=，()(2)()H x G x G x =+-，则()()()()()()()()22222()2(2)22(2)2()0x x H x f t dt x f t dt f t dt x f t dtf x f t dt f x f t dt +'''=-+--=+--+=⎰⎰⎰⎰⎰⎰又因为 ()()()22(0)(2)(0)2200H G G f t dt f t dt =-=--=⎰⎰所以 ()0H x =，即(2)()G x G x +=方法二：由于f 是以2为周期的连续函数，所以对任意的x ，有()()()()222(2)()2(2)2x x G x G x f t dt x f t dt f t dt x f t dt ++-=-+-+⎰⎰⎰⎰()()()()2222002x xf t dt f t dt f t dt f t dt +⎡⎤=+--⎢⎥⎣⎦⎰⎰⎰⎰()()()()000222[2]0x x xf t dt f u du f t f t dt ⎡⎤=-++=+-=⎢⎥⎣⎦⎰⎰⎰ 即()G x 是以2为周期的周期函数.(19)【详解】 由于 220022(1)23a xdx πππ=-=-⎰21224(1)cos (1)1,2,n n a x nxdx n n ππ+=-=- =⎰所以 210211(1)()cos 14cos 023n n n n a f x a nx nx x n ππ+∞∞==-=+=-+ ≤≤∑∑令0x =，有 2121(1)(0)143n n f n π+∞=-=-+ ∑ 又(0)1f =，所以 1221(1)12n n n π+∞=- =∑ (20)【详解】(I) ()()()()()()2T T T T r A r r r r r ααββααββαβ=+≤+≤+≤(II) 由于,αβ线性相关，不妨设k αβ=. 于是()2()()(1)()12T T T r A r r k r ααβββββ=+=+≤≤<(21)【详解】(I)证法一：2222122212132101221221122aa a a a a aa aA r ar aaa a =-=121301240134(1)2(1)3231(1)0n n n a a a n a a n ar ar a n a nnn a n--+-=⋅⋅⋅=++ 证法二：记||n D A =，下面用数学归纳法证明(1)n n D n a =+． 当1n =时，12D a =，结论成立． 当2n =时，2222132a D a a a==，结论成立． 假设结论对小于n 的情况成立．将n D 按第1行展开得2212102121212n n a a a aD aD a a-=-21221222(1)(1)n n n n n aD a D ana a n a n a ---- =-=--=+故 ||(1)n A n a =+证法三：记||n D A =，将其按第一列展开得 2122n n n D aD a D --=-， 所以 211212()n n n n n n D aD aD a D a D aD ------=-=-222321()()n n n n a D aD a D aD a ---=-==-=即 12122()2n n n n n n n n D a aD a a a aD a a D ----=+=++=++2121(2)(1)n n n n n a a D n a a D --==-+=-+1(1)2(1)n n n n a a a n a -=-+⋅=+(II)因为方程组有唯一解，所以由Ax B =知0A ≠，又(1)nA n a =+，故0a ≠．由克莱姆法则，将n D 的第1列换成b ，得行列式为2221122(1)(1)112102121221122n n n nn n a aa a a aa aD na a a a a --⨯-⨯-===所以 11(1)n n D nx D n a-==+ (III)方程组有无穷多解，由0A =，有0a =，则方程组为12101101001000n n x x x x -⎛⎫⎛⎫⎛⎫ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪= ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭ 此时方程组系数矩阵的秩和增广矩阵的秩均为1n -，所以方程组有无穷多解，其通解为 ()()10000100,T Tk k +为任意常数．(22)【详解】 (I) 1201(0,)11112(0)(0)()122(0)22P X Y P Z X P X Y X P Y dy P X =≤≤==+≤===≤===⎰ (II) (){}{}Z F z P Z z P X Y z =≤=+≤{,1}{,0}{,1}P X Y z X P X Y z X P X Y z X =+≤=-++≤=++≤= {1,1}{,0}{1,1}P Y z X P Y z X P Y z X =≤+=-+≤=+≤-={1}{1}{}{0}{1}{1}P Y z P X P Y z P X P Y z P X =≤+=-+≤=+≤-= []1{1}{}{1}3P Y z P Y z P Y z =≤++≤+≤- []1(1)()(1)3Y Y Y F z F z F z =+++- 所以 []1()(1)()(1)3Z Y Y Y f z f z f z f z =+++-1,1230,z ⎧-≤<⎪=⎨⎪⎩其它(23) 【详解】(I) 因为2(,)X N μσ，所以2(,)X N n σμ，从而2,E X DX n σμ= =． 因为 221()()E T E X S n =-221()E X E S n=- 221()()DX E X E S n =+-222211n nσμσμ=+-= 所以，T 是2μ的无偏估计(II)方法一：22()()D T ET ET =-，()0E T =，22()1E S σ==所以2()D T ET =442222()S E X X S n n =-⋅+ 4224221()()()()E X E X E S E S n n=-+ 因为(0,1)X N ，所以1(0,)X N n， 有10,E X D X n ==，()221E X DX E X n =+=所以2242222()()()()()E X D X E X D D X E X⎡⎤=+=++⎣⎦ 2221()D D X n ⎡⎤=+⎣⎦2221132n n n ⎛⎫=⋅+= ⎪⎝⎭ ()2422222()1ES E S DS ES DS ⎡⎤==+=+⎢⎥⎣⎦因为2222(1)(1)(1)n S W n S n χσ-==--，所以2(1)DW n =-，又因为22(1)DW n DS =-，所以22(1)DS n =-,所以4211(1)1n ES n n +=+=-- 所以 2223211111n ET n n n n n +=-⋅⋅+⋅-2(1)n n =-. 方法二：当0,1μσ==时221()()D T D X S n=- (注意X 和2S 独立) 222222221111(1)(1)DX DS D D n S n n n n ⎡⎤=+=+⋅-⎣⎦- 222111222(1)(1)(1)n n n n n n =⋅+⋅⋅-=--。
2008年全国硕士研究生入学统一考试数学三真题及答案
2008年全国硕士研究生入学统一考试数学三试题一、选择题：1～8小题，每小题4分，共32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）设函数()f x 在区间[1,1]-上连续，则0x =是函数0()()xf t dtg x x=⎰的（ ）()A 跳跃间断点. ()B 可去间断点. ()C 无穷间断点.()D 振荡间断点.【答案】()B【考点】可去间断点，积分上限函数及其导数【难易度】★★ 【详解】解析：()()0()lim ()limlim 0xx x x f t dt g x f x f x→→→===⎰，所以0x =是函数()g x 的可去间断点.（2）如图，曲线方程为()y f x =，函数()f x 在区间[0,]a 上有连续导 数，则定积分'()axf x dx ⎰等于（ ）()A 曲边梯形ABCD 面积.()B 梯形ABCD 面积.()C 曲边三角形ACD 面积.()D 三角形ACD 面积.【答案】()C【考点】定积分的分部积分法，定积分的几何应用—平面图形的面积【难易度】★★ 【详解】 解析：()()()()aa a xf x dx xdf x af a f x dx '==-⎰⎰⎰，其中()af a 是矩形面积，0()af x dx ⎰为曲边梯形的面积，所以0()axf x dx '⎰为曲边三角形ACD 的面积.（3）已知24(,)x y f x y e+=则 ( )()A (0,0),(0,0)x y f f ''都存在 ()B (0,0)x f '存在，(0,0)y f '不存在()C(0,0)x f '不存在，(0,0)y f '存在 ()D (0,0),(0,0)x y f f ''都不存在【答案】()C【考点】多元函数的偏导数 【难易度】★★★ 【详解】 解析：2400011(0,0)limlim 00xx x x x ee f x x +→→--'==-- 00011lim lim 100xx x x e e x x →+→+--==--，001lim 10x x e x -→--=-- 000011lim lim 00xx x x e e x x -→+→---≠--，所以偏导数不存在. 24200011(0,0)limlim 000y y y y y ee f y y +→→--'===-- 所以偏导数存在。
2008年数学二考研真题
2008年全国硕士研究生入学统一考试数学二试题一、选择题：1～8小题，每小题4分，共32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2()(1)(2)f x x x x =--，求()f x '的零点个数（ ）()A 0()B 1 ()C 2()D 3（2）曲线方程为()y f x =函数在区间[0,]a 上有连续导数，则定积分'()axf x dx ⎰（ ）()A 曲边梯形ABCD 面积. ()B 梯形ABCD 面积.()C 曲边三角形ACD 面积.()D 三角形ACD 面积.（3）在下列微分方程中，以123cos2sin 2x y C e C x C x =++（123,,C C C 为任意常数）为通解的是（ ）()A 440y y y y ''''''+--=.()B 440y y y y ''''''+++=.()C 440y y y y ''''''--+=.()D 440y y y y ''''''-+-=.（4）判断函数ln ()sin (0)1xf x x x x =>-间断点的情况( ) ()A 有1个可去间断点，1个跳跃间断点 ()B 有1个跳跃间断点，1个无穷间断点 ()C 有两个无穷间断点 ()D 有两个跳跃间断点（5）设函数()f x 在(,)-∞+∞内单调有界，{}n x 为数列，下列命题正确的是（ ）()A 若{}n x 收敛，则{}()n f x 收敛. ()B 若{}n x 单调，则{}()n f x 收敛.()C 若{}()n f x 收敛，则{}n x 收敛.()D 若{}()n f x 单调，则{}n x 收敛.（6）设f 连续，221x y +=，222x y u +=，1u >，则()22,Df u v F u v +=，则Fu∂=∂（ ） ()A ()2vf u()B ()vf u()C ()2vf u u()D ()vf u u（7）设A 为n 阶非零矩阵，E 为n 阶单位矩阵. 若30A =，则（ ）()A E A -不可逆，E A +不可逆.()B E A -不可逆，E A +可逆.()C E A -可逆，E A +可逆.()D E A -可逆，E A +不可逆.（8）设1221A ⎛⎫=⎪⎝⎭，则在实数域上与A 合同的矩阵为（ ） ()A 2112-⎛⎫⎪-⎝⎭.()B 2112-⎛⎫⎪-⎝⎭.()C 2112⎛⎫⎪⎝⎭.()D 1221-⎛⎫⎪-⎝⎭.二、填空题：9-14小题，每小题4分，共24分，请将答案写在答题纸指定位置上.（9）()f x 连续，21cos(sin )lim1(1)()x x x e f x →-=-，则(0)f =（10）曲线()()sin ln xy y x x +-=在点()0,1处的切线方程为 . （11）求函数23()(5)f x x x =-的拐点______________. （12）已知xyy z x ⎛⎫=⎪⎝⎭，则(1,2)_______z x ∂=∂. （13）矩阵A 的特征值是,2,3λ，其中λ未知，且2A =-48，则λ=_______.（14）设A 为2阶矩阵，12,a a 为线性无关的2维列向量，12120,2Aa Aa a a ==+，则A 的非零特征值为 .三、解答题：15－23小题，共94分.请将解答写在答题纸指定的位置上.解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤.(15)（本题满分10分）求极限()40sin sin sin sin lim x x x x x →-⎡⎤⎣⎦. (17)（本题满分10分）求积分21⎰(18)（本题满分10分）求函数222u x y z =++在在约束条件22z x y =+和4x y z ++=下的最大和最小值.(19)（本题满分10分）曲线()y f x =满足(0)1f =对于任意的t 曲线是严格递增，在x 轴上0t >，该曲线与直线0,(0)x x t t ==>及0y =围成一曲边梯形.该曲边梯形绕x 轴旋转一周得一旋转体，其体积为()V t ,侧面积为()S t .如果()f x 二阶可导,且()2()S t V t =，求曲线()y f x =.(20)（本题满分11分）求二重积分max(,1),Dxy dxdy ⎰⎰其中{(,)02,02}D x y x y =≤≤≤≤ （21）（本题满分11分）证明(1)积分中值定理；(2)已知()x ϕ在[1,3]上连续且可导，32(2)(1),(2)()x dx ϕϕϕϕ>>⎰证明至少存在一点(1,3)ξ∈，()0ϕξ'=使得.（22）（本题满分11分）设矩阵2221212n na a aA a a ⨯⎛⎫⎪⎪= ⎪⎪⎝⎭，现矩阵A 满足方程AX B =，其中()1,,Tn X x x =，()1,0,,0TB =，（1）求证()1nA n a =+（2）a 为何值，方程组有唯一解，求1x （3）a 为何值，方程组有无穷多解，求通解（23）（本题满分11分）设A 为3阶矩阵，12,a a 为A 的分别属于特征值1,1-特征向量，向量3a 满足323Aa a a =+，证明（1）123,,a a a 线性无关； （2）令()123,,P a a a =，求1P AP -。
2008年考研数学三真题及完整解析
2008年全国硕士研究生入学统一考试数学三试题一、选择题：1～8小题，每小题4分，共32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）设函数()f x 在区间[1,1]-上连续，则0x =是函数0()()xf t dtg x x=⎰的（ ）()A 跳跃间断点. ()B 可去间断点.()C 无穷间断点. ()D 振荡间断点.解：()B()()0()lim ()limlim 0xx x x f t dt g x f x f x→→→===⎰，所以0x =是函数()g x 的可去间断点（2）设f 连续且可导，221x y +=，222x y u +=，1u >，则()()2222,Df u v F u v dudv u v +=+⎰⎰，则Fu∂=∂（ ） ()A ()2vf u ' ()B ()2u f u ' ()C ()2v f v '()D ()2u f v '解：选A分析；用极坐标得()()222()22211,()vu uf r r Df u v F u v dudv dv rdr v f r dr u v +===+⎰⎰⎰⎰⎰()2Fvf u u∂'=∂ （3）设24(,),x y f x y e+=则函数在原点偏导数存在的情况是( )()A (0,0),(0,0)x y f f ''存在存在 ()B (0,0),(0,0)x y f f ''存在不存在 ()C(0,0),(0,0)x y f f ''不存在存在 ()D (0,0),(0,0)x y f f ''不存在不存在解：C2400011(0,0)limlim 00xx x x x ee f x x +→→--'==--00011lim lim 100xx x x e e x x →+→+--==--，001lim10x x e x -→--=-- 故000011lim lim 00xx x x e e x x -→+→---≠--，所以偏导数不存在。
2008年全国考研数学一真题
y
）ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
(A)
i
(B) i .
(C)
j.
(D) j .
【答案】 应选(A).
1 x y2 x ． y 【详解】因为 f y ． f x 1 x2 x 2 y 2 y 1 x2 x 2 y2 y2 y2
所以
f x (0,1)
1，
f y
0 ，于是gradf (x, y)
(B) E A 不可逆，则 E A 可逆. (D) E A 可逆，则 E A 不可逆.
(E A)(E A A 2 ) E A3 E ， (E A)(E A A2 ) E A3 E ．
故 E A ， E A 均可逆．故应选(C).
X N (0,1) ， Y N (1, 4) ，得
EX 0, EY 1, E(aX b) aEX b ． 1 a 0 b ， b 1 ．从而排除(B).故应选 (D)．
( 1)( 2i)( 2i) ( 1)(2 4) 3 4 2 4 3 2 4 4
所以所求微分方程为 y y 4 y 4 y 0 ．应选(D).
4
设函数 f ( x) 在 (, ) 内单调有界，{xn } 为数列，下列命题正确的是（ (A) 若 {xn } 收敛，则 { f ( xn )} 收敛 (C) 若 { f ( xn )} 收敛，则 {xn } 收敛. (B) 若 {xn } 单调，则 { f ( xn )} 收敛 (D) 若 { f ( xn )} 单调，则 {xn } 收敛.
又 f (x) 2 ln(2 x )
2
4x2 0 ，恒大于零，所以 f (x) 在 ( , ) 上是单调递增的．又 2 x2
2008考研数三真题及解析
2008年全国硕士研究生入学统一考试数学三试题一、选择题：1～8 小题，每小题 4 分，共 32 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.x(1) 设函数 f (x ) 在区间[1,1]上连续，则x 0 是函数g x ( )f t dt ( ) 的( )xA 跳跃间断点.B 可去间断点.C 无穷间断点.D 振荡间断点.(2) 如图，曲线段方程为 yf x ( ) ，函数在区间[0,a ]上有连续导数，则定积分0axf (x dx ) 等于( )A 曲边梯形ABOD 面积.B 梯形ABOD 面积.C 曲边三角形ACD 面积. D 三角形ACD 面积.(3) 设 f x y ( , x 2y 4, 则函数在原点偏导数存在的情况是( ) Af x (0,0)存在, f y(0,0)存在Bf x(0,0)存在, f y(0,0)不存在C f x (0,0)不存在, f y (0,0)存在D f x(0,0)不存在, f y(0,0)不存在(4) 设函数 f 连续. 若yC (0 , f ( a ))A ( a , f ( a ))y = f ( x )O B ( a ,0) xDx 2 + y 2 = u 2x 2 + y 2 =1y2f x2y 2F u v,dxdy ，D uvx y其中区域D uv 为图中阴影部分，F 则( )u2v 2vA vfuBf uC vf uDfu u u(5) 设 A 为n 阶非 0 矩阵 E 为n 阶单位矩阵若 A 3O ，则( ) A E A 不可逆， E A 不可逆. B E A 不可逆， E A可逆. C EA 可逆，EA 可逆.D EA 可逆，EA 不可逆.1 2(6) 设 A 则在实数域上与 A 合同的矩阵为( )2 1A 2 1 1.2B 2 1 1.2 C 2 1 1.2D 12 2.1(7) 随机变量 X ,Y 独立同分布，且 X 分布函数为 F x ，则Z max X Y ,分布函数为()AF 2 x . BF x F y .C 11 F x 2 .D 1 Fx 1F y. (8) 随机变量X N0,1，Y N 1,4且相关系数X Y 1，则( )A P Y2X11.B P Y2X1 1 .C P Y2X1 1 .D P Y2X11.二、填空题：9-14 小题，每小题 4 分，共24 分，请将答案写在答题纸指定位置上.x ( ) 在(, ) 内连续，则c .(9) 设函数fx c1 x x(10)函数f x x 1x4 ，求积分 2 f x dx .(11)设D (x y, ) |x2 y2 1，则(x2 y dxdy).D(12)微分方程xy y 0, y(1) 1, 求方程的特解y.(13)设3 阶矩阵A的特征值为1，2，2，E 为三阶单位矩阵，则4A 1 E.(14)设随机变量X 服从参数为1 的泊松分布，则P X EX 2.三、解答题：15－23 小题，共94 分.请将解答写在答题纸指定的位置上.解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤.(15)(本题满分9 分)1 sin x 求极限lim0x2 ln x .x21,2,x x cx3(16) (本题满分 10 分) 设 zz (x y , ) 是由方程x 2y 2z x yz所确定的函数，其中具有 2 阶导数且1，(I) 求dz(II) 记u x y , x 1 y xz yz，求ux .(17) (本题满分 11 分)计算max xy ,1dxdy , 其中 D {(x y ,) 0x2,0y 2}D(18) (本题满分 10 分)设 fx 是周期为 2 的连续函数，t 22(I) 证明对任意实数 t 都有tfx dxf x dxxt 2(II) 证明Gx0 2f ttf s ds dt是周期为 2 的周期函数．(19) (本题满分 10 分)设银行存款的年利率为r0.05，并依年复利计算. 某基金会希望通过存款 A 万元实现第一年提取 19 万元，第二年提取 28 万元，…，第n 年取出(10+9 n )万元，并能按此规律一直提取下去，问 A 至少应为多少万元？ (20) (本题满分 12 分)设n 元线性方程组Axb ，其中2a 1 2 Aa 2a2a12ann x 11 x 2， x， bx n(I)证明行列式A n 1a n ；(II)当a 为何值时，该方程组有唯一解，并求 x 1 ；(III)当a为何值时，该方程组有无穷多解，并求通解.(21)(本题满分10 分)设A 为3 阶矩阵，1, 2 为A 的分别属于特征值1,1 特征向量，向量 3 满足A 3 2 3 . (1)证明1,2, 3 线性无关；(2)令P 1,2, 3 ，求P1AP .(22)(本题满分11 分)设随机变量X 与Y 相互独立，X 概率分布为P X i i 1,0,1，Y 的概率密1 0 y 1度为f Y y ，记Z X Y .0 其它1求：(I) P Z X 0；2(II) Z 的概率密度f Z (z) ．(23) (本题满分11 分) 设X1, X2, , X n 是总体N (,2)的简单随机样本.记1 nX X i ，S 2 1 n (X i X )2 ，T X 2 1 S 2n i 1 n 1 i 1 n(I) 证明T 是 2 的无偏估计量；(II) 当0,1时，求DT .2008年全国硕士研究生入学统一考试数学三试题解析一、选择题 (1)【答案】Bxf t dt ( )【详解】lim g x ( )limlim f x f 0 ，x 0x 0xx 0所以x是函数g (x ) 的可去间断点．(2)【答案】C a aaaxf(x dx )xdf x ( ) xf x ( )a 0 f x dx af a ( )( ) f x dx ( )【详解】00面积，f (x dx ) 为曲边梯形ABOD 的面积，所以xfaa 其中af (a ) 是矩形ABOC(x dx ) 为曲边三角形的面积． (3)【答案】Cx 0x【详解】fx(0,0) lim( ,0)f (0,0) lim e 1 lime 1x 0x 0x 0xx 0xe x1 e x 1 e x 1 e x1 limlim 1 ， lim lim1x 0xx 0xx 0x x 0x故 f x (0,0) 不存在．02y 4y 22f y (0,0)limf (0, y ) f (0,0) lim e1 lime1lim yy 0y 0 y 0yy 0yy 0y所以 f y (0,0) 存在．故选C(4)【答案】 Af u2v 2v u2u【详解】用极坐标得 F u v, dvf r (r )rdr v1f rdr ( 2)0 1 DuvF 2所以vf uu(5)【答案】C 【详解】(EA E )(A A 2) E A 3E ，(E A E )( A A 2) EA 3 E 故 E A ,EA 均可逆．(6)【答案】D12【详解】记 D，2 11221 22则ED1 4 ，又EA142121 所以 A和D 有相同的特征多项式，所以 A 和D有相同的特征值. 又A和D 为同阶实对称矩阵，所以 A 和D 相似．由于实对称矩阵相似必合同，故D 正确. (7)【答案】 A 【详解】F z P Z z P Zmax X Y , z P X z P Y zF z F z F z2(8)【答案】Dx【详解】用排除法. 设Y aX b ，由X Y1，知道 X ,Y 正相关，得a0，排除A 、 C 由 X ~ N (0,1),Y ~ N (1,4) ，得EX 0, EY1, 所以 E Y ( )EaX (b )aEX ba0 b1, 所以b1. 排除B . 故选择D二、填空题 (9)【答案】12 x ,x c【详解】由题设知 c| x |0 ，所以 f x ( )x 21, c x c2 x ,xc22， lim f xlim 2 2因为 lim f xlim(x1) c 1x cx cx cx cxc 又因为 f (x ) 在 (,) 内连续， f (x ) 必在 xc 处连续22 所以lim f x lim f xf c ( ) ，即 c1 c1x cx ccln 3(10)【答案】x，令t 1 x ，得【详解】 f1xt22x 2xx121所以2f x dx2x 22dx2 lnx2ln 6 ln 222111 1 xxx x x x212(11)【答案】4【详解】(x 2 y dxdy) 利用函数奇偶性x dxdy2 1 x 2 y dxdy22D D D1 2d1r rdr22 0 0 41(12)【答案】yxdy y【详解】由，两端积分得ln y ln x C1 ，所以C，又y(1) 1 ，所以dx x1y .x(13)【答案】3【详解】A的特征值为1,2,2 ，所以A 1 的特征值为1,1 2,1 2 ，所以4A 1 E 的特征值为4 1 1 3，412 1 1 ，4 1 2 1 1 所以4A 1 E3 1 1 3(14)【答案】e1【详解】由DX EX 2 (EX )2 ，得EX 2 DX (EX )2 ，又因为X 服从参数为1 的泊松2分布，所以DX EX 1，所以EX 2 1 1 2 ，所以P X21e 11e11xy2！ 2三、解答题 (15) 【详解】方法一：limxx 12 ln sin x xlim x 0x 12 ln 1sin x x 1sin x x cos x 1sin x 1limx3lim xx 2lim x6x 61sin xx cos xsin xx cos xsin x方法二：limx0 x 2 ln x 洛必达法则lim x2x 2 sin xlim x2x 3x sin x 1 洛必达法则lim 06x 26x(16) 【详解】(I) 2xdx 2ydy dzx y z dx dydz1dz2x dx2y dy2xdx2y dy1 1dzz2xz 2y(II) 由上一问可知, ，x 1 y11z z 1 2x 2y 1 2y 2x2所以u x y , ( )( )xyx y xy 11 xy 11z2xu 2(12x )2(112)2(123x )所以x 1111(17) 【详解】曲线 xy 1将区域分成两个区域D 1 和D 2 D 3 ，为了便于计算继续对区域分割，最后为maxxy ,1dxdyDxydxdydxdydxdyD 1 D 2D 312 222dx 1dy dxx1dy1dx1xydy0 00 2x12ln 2 ln 2ln 2(18) 【详解】方法一：(I) 由积分的性质知对任意的实数t ， t 2 0 2 t 2tfx dxtf x dxf x dx2f xdxt 2 tt0 令x 2u，则2fx dx 0f 2u duf u dutf x dxt 220 2所以tfx dxtf x dx 0f x dxtf xdxf x dxt 2 22O0.5 2 x(II) 由(1)知，对任意的t 有tf x dxf x dx ，记afx dx ，则xG x ( ) 2f u duax . 所以，对任意的 x ，x 2xG x ( 2) G x ( )2f u dua x ( 2) 2f u duaxx 222xf u du2a 2f u du2a0 所以Gx 是周期为 2 的周期函数.t 2 方法二：(I) 设F t ( )tf x dx ( ) ，由于F t ( ) ft ( 2) f t ( ) 0 ，所以 F (t ) 为常数，22 从而有F t ( )F (0) . 而 F (0)f x dx ( ) ，所以 F t ( )f x dx ( ) ，即t 22tf x dx ( )f x dx ( ) .t 222(II) 由(I)知，对任意的t 有tf x dxf x dx ，记afx dx ，则xx2G x ( ) 2f u duax ， G x ( 2) 2f u dua x ( 2) 由于对任意 x ，G x (2)2 f x (2) a2 f x ( )a，G x ( )2 f x ( ) a 所以G x (2) G x ( )0 ，从而 G x ( 2)G x ( ) 是常数即有 G x ( 2)G x ( )G (2)G (0)0 所以Gx 是周期为 2 的周期函数.(19) 【详解】方法一：设 A n 为用于第n 年提取(109 )n 万元的贴现值，则An(1r )n(10 9 )n10 9n19nn故 An 1 Ann1(1r )n10n 1(1r )n n 1(1r )n 200 9n 1(1r )n 设 S x ( )nx nx ( 1,1)n 1nx x 因为 S x ( )x (n 1x )x (1x )(1x )2x( 1,1)11所以 S ( ) S ( ) 420 (万元) 1r 1.05 故 A 2009 420 3980 (万元)，即至少应存入 3980 万元. 方法二：设第t 年取款后的余款是 y t ，由题意知 y t 满足方程 y t(10.05)y t1(109 )t，即y t 1.05y t1(10 9 )t(1) (1)对应的齐次方程y t 1.05y t10 的通解为y t C (1.05)t 设(1)的通解为 y t * at b ，代入(1)解得 a 180，b 3980 所以(1)的通解为 y tC (1.05)t180t3980 由 y 0A ， y t 0得 A C3980 C 0 故 A至少为 3980 万元．(20) 【详解】(I) 证法一：2a1证法二：记D n | A | ，下面用数学归纳法证明D n(n 1)a n ．当n 1时， D 12a ，结论成立．2a12当n2时，D 223a ，结论成立． a 2a 假设结论对小于n 的情况成立．将D n 按第 1 行展开得a 2 12aD n1a D 2n22ana n 1a n 2( 1)a n2(n 1)a nD n 2aD n12a a 2 1 2a 1a 212aA2222 12212131 2 12 2 12 211 2 2 12 3 01 24 01 3 4 ( 1)2 ( 1) 33 2 11) ( 0n n n a a a a a a a a ar r a a aa a a an a a a n r ar a n a nnn a n故 | A |(n 1)a n 证法三：记D n | A | ，将其按第一列展开得 D n2aD n1a D 2 n2 ，所以 D n aD n1aD n1a D 2n2a D (n 1aD n 2) a 2(D n2aD n 3)a n 2(D 2aD 1)a n 即D n a naD n1a na a ( n1aD n 2)2ana D 2n 2(n 2)a n a n 2D 2 (n 1)a n a n 1D 1(n1)a na n12 a(n1)a n (II) 因为方程组有唯一解，所以由Ax B 知A0 ，又 A(n1)a n ，故a0．由克莱姆法则，将D n 的第 1 列换成b ，得行列式为112a12a a 2 2a n 10 2a 1a 2 2a 1 a 2D n1na11a 22aa 22a(n1) (n 1)D n 1n所以 x1D n(n 1)a(III) 方程组有无穷多解，由 A0，有a0，则方程组为nn0 10 1x 11x 200 1x n100xn此时方程组系数矩阵的秩和增广矩阵的秩均为n1，所以方程组有无穷多解，其通解为k 1 0 0 0T 0 1 0 0T ,k 为任意常数．(21)【详解】(I)证法一：假设1,2, 3 线性相关．因为1, 2 分别属于不同特征值的特征向量，故1, 2 线性无关，则3可由1, 2 线性表出，不妨设 3 l 1 1 l 2 2 ，其中l1,l2 不全为零(若l1,l2 同时为0，则3为0，由A32 3 可知20 ，而特征向量都是非0 向量，矛盾)A1 1, A2 2A323 2l 1 1 l2 2 ，又A 3 A l( 1 1 l 22) l 1 1 l2 2l 1 1 l 22 2 l 1 1 l2 2 ，整理得：2l 112 0 则1, 2 线性相关，矛盾. 所以，1,2,3 线性无关.证法二：设存在数k k k1, 2, 3 ，使得k 1 1 k 2 2k 3 3 0 用A左乘(1)的两边并由A 11, A 2 2 得(1)k 1 1 (k 2 k3) 2 k 3 3 0(2)(1)—(2)得2k 1 1 k 3 2 0(3)因为1, 2 是A 的属于不同特征值的特征向量，所以1, 2 线性无关，从而k 1 k 3 0 ，代入(1)得k 220，又由于20 ，所以k 2 0 ，故1,2,3 线性无关.(II) 记P(1,2,3) ，则P 可逆，AP A (1,2,3)(A 1, A 2, A 3) (1,2,23)1(I) P Z ( X0) P X Y( X 0)2 P Y ()021dy222(II) F Z (z ) P Z { z } P X { Y z }P X {Y z X ,1}P X {YP Y {z1, X1}P Y{P Y {z 1} {P X 1}P Y {z P X } { 0}P Y {z 1} {P X 1}P Y {z 1}P Y { z }P Y { z1}F z Y ( 1) F z Y ( ) F z Y ( 1)1所以 f Z (z ) f Y (z 1) f Y ( )z f Y (z1)3 , 1 z 2 130,其它22(23) 【详解】(I)因为 X N(,) ，所以X N (,) ，从而 EX n1 2212因为ET1 (1,2,3)00 0 1 1 1P0 1 0 01 10 11 0 所以 P AP10 1(22)【详解】 01.11() E X(S)E XE S ( ) n nDX(EX ) 21 E S ( 2) 12 2122n nn所以，T 是2的无偏估计(II)方法一：D T ()ET 2(ET )2 ，E T()0 ，E S (2)212,DX． n22DnX D X( )n21222n n nES4 ES 2 DS 2(ES 2 2)DS 21S 4 n 1nnn2422所以E X ( ) D X ( ) E 2(X )D所以 2() D ETT 422 2 ( )EXSXn42 422( ) ( ) ) ( ( ) EXES ES EX n因为 ( 0 ,1) X N ，所以 1( ), 0N X n，有 1 0 , EXDX，2 2 1E X DX EX22)() (EDX X221 3(n1)2 S 2 (n 1)S 22(n 1) ，所以DW因为W 2(n1) ，DS 22 ,所以ES 422，所以21n 1又因为DW (n 1) DS (n1)(n1) n 12 3 2 11 n1 2 所以 ET21 2 . n n n n n 1n n (1)方法二：当0,1时 D T () D X (2 1 S 2) (注意 X 和S 2 独立)n2 12121 1 2DX n2 DS n2 D nX n2 (n1)2 D(n1)S1 1 1 22 2 2 2(n1)2n n (n1) n n( 1)。
2008考研数二真题及解析
2008年全国硕士研究生入学统一考试数学二试题一、选择题：1～8小题，每小题4分，共32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2()(1)(2)f x x x x =--，求()f x '的零点个数( )()A 0()B 1 ()C 2()D 3(2) 如图，曲线段方程为()y f x =， 函数在区间[0,]a 上有连续导数，则 定积分()axf x dx '⎰等于( )()A 曲边梯形ABOD 面积.()B 梯形ABOD 面积. ()C 曲边三角形ACD 面积.()D 三角形ACD 面积.(3) 在下列微分方程中，以123cos 2sin 2xy C e C x C x =++(123,,C C C 为任意常数)为通解的是( )()A 440y y y y ''''''+--=. ()B 440y y y y ''''''+++=. ()C 440y y y y ''''''--+=.()D 440y y y y ''''''-+-=.(4) 判断函数ln ()sin (0)1xf x x x x =>-间断点的情况( ) ()A 有1个可去间断点，1个跳跃间断点 ()B 有1个跳跃间断点，1个无穷间断点 ()C 有两个无穷间断点yC (0, f (a )) A (a , f (a ))y =f (x )O B (a ,0) xD()D 有两个跳跃间断点(5) 设函数()f x 在(,)-∞+∞内单调有界，{}n x 为数列，下列命题正确的是( )()A 若{}n x 收敛，则{}()n f x 收敛. ()B 若{}n x 单调，则{}()n f x 收敛. ()C 若{}()n f x 收敛，则{}n x 收敛.()D 若{}()n f x 单调，则{}n x 收敛.(6) 设函数f 连续. 若()2222,uvD f x y F u v dxdy x y+=+⎰⎰，其中区域uv D 为图中阴影部分，则Fu∂=∂( ) ()A ()2vf u()B ()2vf u u()C ()vf u()D ()vf u u(7) 设A 为n 阶非零矩阵，E 为n 阶单位矩阵. 若3A O =，则( )()A E A -不可逆，E A +不可逆.()B E A -不可逆，E A +可逆. ()C E A -可逆，E A +可逆.()D E A -可逆，E A +不可逆.(8) 设1221A ⎛⎫= ⎪⎝⎭，则在实数域上与A 合同的矩阵为( )()A 2112-⎛⎫⎪-⎝⎭.()B 2112-⎛⎫⎪-⎝⎭.()C 2112⎛⎫ ⎪⎝⎭.()D 1221-⎛⎫⎪-⎝⎭.二、填空题：9-14小题，每小题4分，共24分，请将答案写在答题纸指定位置上. (9) ()f x 连续，21cos(sin )lim1(1)()x x x e f x →-=-，则(0)f =O xvx 2+y 2=u 2 x 2+y 2=1 D uvy(10) 微分方程2()0xy x e dx xdy -+-=的通解是y = (11) 曲线()()sin ln xy y x x +-=在点()0,1处的切线方程为 . (12) 求函数23()(5)f x x x =-的拐点______________. (13) 已知xyy z x ⎛⎫=⎪⎝⎭，则(1,2)_______z x ∂=∂. (14) 矩阵A 的特征值是,2,3λ，其中λ未知，且248A =-，则λ=_______.三、解答题：15－23小题，共94分.请将解答写在答题纸指定的位置上.解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤. (15)(本题满分9分)求极限()40sin sin sin sin lim x x x x x →-⎡⎤⎣⎦.(16) (本题满分10分)设函数()y y x =由参数方程20()ln(1)t x x t y u du =⎧⎪⎨=+⎪⎩⎰确定，其中()x t 是初值问题 020|0xt dx te dtx -=⎧-=⎪⎨⎪=⎩的解. 求22d y dx .(17)(本题满分9分)计算2121dx x-⎰(18)(本题满分11分)计算{}max ,1,Dxy dxdy ⎰⎰其中{(,)02,02}D x y x y =≤≤≤≤(19)(本题满分11分)设()f x 是区间[0,)+∞上具有连续导数的单调增加函数，且(0)1f =. 对于任意的[0,)t ∈+∞，直线0,x x t ==，曲线()y f x =以及x 轴所围成曲边梯形绕x 轴旋转一周生成一旋转体. 若该旋转体的侧面面积在数值上等于其体积的2倍，求函数()f x 的表达式.(20)(本题满分11分)(I) 证明积分中值定理：若函数()f x 在闭区间[,]a b 上连续，则至少存在一点[,]a b η∈，使得()()()baf x dx f b a η=-⎰；(II) 若函数()x ϕ具有二阶导数，且满足，32(2)(1),(2)()x dx ϕϕϕϕ>>⎰，则至少存在一点(1,3)ξ∈，()0ϕξ''<使得.(21)(本题满分11分)求函数222u x y z =++在约束条件22z x y =+和4x y z ++=下的最大和最小值.(22)(本题满分12分)设n 元线性方程组Ax b =，其中2221212n n a a a A a a ⨯⎛⎫ ⎪⎪= ⎪⎪⎝⎭，12n x x x x ⎛⎫ ⎪ ⎪= ⎪ ⎪⎝⎭，100b ⎛⎫⎪⎪= ⎪ ⎪⎝⎭(I) 证明行列式()1nA n a =+(II) 当a 为何值时，该方程组有唯一解，并求1x (III) 当a 为何值时，该方程组有无穷多解，并求通解(23)(本题满分10分)设A 为3阶矩阵，12,αα为A 的分别属于特征值1,1-的特征向量，向量3α满足323A ααα=+，(I) 证明123,,ααα线性无关； (II) 令()123,,P ααα=，求1P AP -2008年全国硕士研究生入学统一考试数学二试题解析一、选择题 (1)【答案】D【详解】因为(0)(1)(2)0f f f ===，由罗尔定理知至少有1(0,1)ξ∈，2(1,2)ξ∈使12()()0f f ξξ''==，所以()f x '至少有两个零点. 由于()f x '是三次多项式，三次方程()0f x '=的实根不是三个就是一个，故D 正确.(2)【答案】C 【详解】00()()()()()()aa a aaxf x dx xdf x xf x f x dx af a f x dx '==-=-⎰⎰⎰⎰其中()af a 是矩形ABOC 面积，0()af x dx ⎰为曲边梯形ABOD 的面积，所以0()axf x dx '⎰为曲边三角形的面积．(3)【答案】D【详解】由微分方程的通解中含有xe 、cos2x 、sin 2x 知齐次线性方程所对应的特征方程有根1,2r r i ==±，所以特征方程为(1)(2)(2)0r r i r i --+=，即32440r r r -+-=. 故以已知函数为通解的微分方程是440y y y ''''''-+-=(4) 【答案】A【详解】0,1x x ==时()f x 无定义，故0,1x x ==是函数的间断点因为 000ln 11lim ()lim lim lim csc |1|csc cot x x x x x xf x x x x x++++→→→→=⋅=-- 200sin lim lim 0cos cos x x x xx x x++→→=-=-=同理 0lim ()0x f x -→= 又 1111ln 1lim ()lim lim sin lim sin1sin11x x x x x f x x x x ++++→→→→⎛⎫=⋅== ⎪-⎝⎭ 111ln lim ()lim lim sin sin11x x x xf x x x--+→→→=⋅=--所以 0x =是可去间断点，1x =是跳跃间断点.(5)【答案】B【详解】因为()f x 在(,)-∞+∞内单调有界，且{}n x 单调. 所以{()}n f x 单调且有界. 故{()}n f x 一定存在极限.(6)【答案】A【详解】用极坐标得 ()222()22211,()vu uf r r Df u v F u v dudv dv rdr v f r dr u v +===+⎰⎰⎰所以()2Fvf u u∂=∂(7) 【答案】C【详解】23()()E A E A A E A E -++=-=，23()()E A E A A E A E +-+=+= 故,E A E A -+均可逆．(8) 【答案】D【详解】记1221D -⎛⎫= ⎪-⎝⎭，则()2121421E D λλλλ--==---，又()2121421E A λλλλ---==----所以A 和D 有相同的特征多项式，所以A 和D 有相同的特征值.又A 和D 为同阶实对称矩阵，所以A 和D 相似．由于实对称矩阵相似必合同，故D 正确.二、填空题 (9)【答案】2【详解】222220001cos[()]2sin [()2]2sin [()2]()lim lim lim ()[()2]4(1)()x x x x xf x xf x xf x f x x f x xf x e f x →→→-⋅==⋅- 011lim ()(0)122x f x f →=== 所以 (0)2f =(10)【答案】()xx eC --+【详解】微分方程()20x y x e dx xdy -+-=可变形为x dy yxe dx x--= 所以 111()dx dx x x x x xy e xe e dx C x xe dx C x e C x ----⎡⎤⎛⎫⎰⎰=+=⋅+=-+⎢⎥ ⎪⎝⎭⎣⎦⎰⎰(11)【答案】1y x =+【详解】设(,)sin()ln()F x y xy y x x =+--，则1cos()11cos()x y y xy F dy y xdx F x xy y x--'-=-=-'+-， 将(0)1y =代入得01x dy dx==，所以切线方程为10y x -=-，即1y x =+(12)【答案】(1,6)-- 【详解】53235y xx =-⇒2311351010(2)333x y x x x -+'=-= ⇒134343101010(1)999x y x x x--+''=+= 1x =-时，0y ''=；0x =时，y ''不存在在1x =-左右近旁y ''异号，在0x =左右近旁0y ''>，且(1)6y -=- 故曲线的拐点为(1,6)--(13)【答案】2(ln 21)2- 【详解】设,y xu v x y==，则v z u = 所以121()ln v v z z u z v y vu u u x u x v x x y-∂∂∂∂∂=⋅+⋅=-+⋅∂∂∂∂∂ 2ln 11ln x yv vy u y y u ux y x y x ⎛⎫⎛⎫⎛⎫=-+=⋅-+ ⎪ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭所以(1,2)2(ln 21)2z x ∂=-∂(14)【答案】-1【详解】||236A λλ =⨯⨯= 3|2|2||A A =32648λ∴⨯=- 1λ⇒=-三、解答题 (15)【详解】 方法一：4300[sin sin(sin )]sin sin sin(sin )limlim x x x x x x x x x→→--= 22220001sin cos cos(sin )cos 1cos(sin )12lim lim lim 3336x x x xx x x x x x x →→→--==== 方法二：331sin ()6x x x o x =-+ 331sin(sin )sin sin (sin )6x x x o x =-+4444400[sin sin(sin )]sin sin (sin )1lim lim 66x x x x xx o x x x x →→⎡⎤-∴ =+=⎢⎥⎣⎦(16)【详解】方法一：由20x dx te dt--=得2x e dx tdt =，积分并由条件0t x =得21x e t =+，即2ln(1)x t =+ 所以 2222ln(1)2(1)ln(1)21dydy t tdt t t dxt dx dt t +⋅===+++222222[(1)ln(1)]2ln(1)221dt t d y d dy t t tdt dx t dx dx dx dt t ++++⎛⎫=== ⎪⎝⎭+ 22(1)[ln(1)1]t t =+++方法二：由20x dx te dt--=得2x e dx tdt =，积分并由条件0t x =得21x e t =+，即2ln(1)x t =+ 所以 2222ln(1)2(1)ln(1)21x dydy t tdt t t e x dxt dx dt t +⋅===++=+所以 22(1)x d ye x dx=+(17)【详解】 方法一：由于2211x x-→=+∞-，故2121dx x-⎰是反常积分.令arcsin x t =，有sin x t =，[0,2)t π∈221222220000sin cos 2cos sin ()cos 221t t t t t dx tdt t tdt dt t xπππ===--⎰⎰⎰⎰2222220001sin 21sin 2sin 2441644tt t td t tdt πππππ=-=-+⎰⎰ 222011cos 2168164t πππ=-=+ 方法二：2121dx x -⎰12201(arcsin )2x d x =⎰ 121122220001(arcsin )(arcsin )(arcsin )28x x x x dx x x dx π=-=-⎰⎰令arcsin x t =，有sin x t =，[0,2)t π∈12222200011(arcsin )sin 2cos 224x x dx t tdt t d t ππ==-⎰⎰⎰ 222200111(cos 2)cos 242164t t t tdt πππ=-+=-⎰故，原式21164π=+(18)【详解】 曲线1xy =将区域分成两 个区域1D 和23D D +，为了便于计算继续对 区域分割，最后为()max ,1Dxy dxdy ⎰⎰D 1123D D D xydxdy dxdy dxdy =++⎰⎰⎰⎰⎰⎰112222211102211x xdx dy dx dy dx xydy =++⎰⎰⎰⎰⎰⎰1512ln 2ln 24=++-19ln 24=+(19)【详解】旋转体的体积20()tV f x dx π=⎰，侧面积202()1()tS f x f x dx π'=+⎰，由题设条件知220()()1()ttf x dx f x f x dx '=+⎰⎰上式两端对t 求导得 22()()1()f t f t f t '=+ 即 21y y '=-由分离变量法解得 21ln(1)y y t C -=+， 即 21t y y Ce -=将(0)1y =代入知1C =，故21t y y e -=，1()2t t y e e -=+于是所求函数为 1()()2t t y f x e e -==+(20)【详解】(I) 设M 与m 是连续函数()f x 在[,]a b 上的最大值与最小值，即()m f x M ≤≤ [,]x a b ∈由定积分性质，有 ()()()bam b a f x dx M b a -≤≤-⎰，即 ()baf x dx m M b a≤≤-⎰由连续函数介值定理，至少存在一点[,]a b η∈，使得 ()()b af x dx f b aη=-⎰即()()()baf x dx f b a η=-⎰(II) 由(I)的结论可知至少存在一点[2,3]η∈，使 32()()(32)()x dx ϕϕηϕη=-=⎰又由 32(2)()()x dx ϕϕϕη>=⎰，知 23η<≤对()x ϕ在[1,2][2,]η上分别应用拉格朗日中值定理，并注意到(1)(2)ϕϕ<，()(2)ϕηϕ<得 1(2)(1)()021ϕϕϕξ-'=>- 112ξ<<2()(2)()02ϕηϕϕξη-'=<- 123ξη<<≤在12[,]ξξ上对导函数()x ϕ'应用拉格朗日中值定理，有2121()()()0ϕξϕξϕξξξ''-''=<- 12(,)(1,3)ξξξ∈⊂(21)【详解】方法一：作拉格朗日函数22222(,,,,)()(4)F x y z x y z x y z x y z λμλμ=++++-+++-令 2222022020040x y z F x x F y y F z F x y z F x y z λμλμλμλμ'=++=⎧⎪'=++=⎪⎪'=-+=⎨⎪'=+-=⎪'=++-=⎪⎩解方程组得111222(,,)(1,1,2),(,,)(2,2,8)x y z x y z ==-- 故所求的最大值为72，最小值为6.方法二：问题可转化为求2242242u x y x x y y =++++在224x y x y +++=条件下的最值 设44222222(,,)2(4)F x y u x y x y x y x y x y λλ==++++++++-令 323222442(12)0442(12)040x y F x xy x x F y x y y y F x y x y λλλ'⎧=++++=⎪'=++++=⎨⎪'=+++-=⎩解得1122(,)(1,1),(,)(2,2)x y x y ==--，代入22z x y =+，得122,8z z == 故所求的最大值为72，最小值为6.(22)【详解】(I)证法一：2222122212132101221221122a a a a a a aa aA r ar aaa a =-=121301240134(1)2(1)3231(1)0n n n a a a n a a n ar ar a n a nnn a n--+-=⋅⋅⋅=++ 证法二：记||n D A =，下面用数学归纳法证明(1)nn D n a =+．当1n =时，12D a =，结论成立． 当2n =时，2222132a D a aa==，结论成立．假设结论对小于n 的情况成立．将n D 按第1行展开得2212102121212n n a a a aD aD a a-=-21221222(1)(1)n n n n n aD a D ana a n a n a ---- =-=--=+故 ||(1)nA n a =+证法三：记||n D A =，将其按第一列展开得 2122n n n D aD a D --=-， 所以 211212()n n n n n n D aD aD a D a D aD ------=-=-222321()()n n n n a D aD a D aD a ---=-==-=即 12122()2n n n n n n n n D a aD a a a aD a a D ----=+=++=++2121(2)(1)n n n n n a a D n a a D --==-+=-+1(1)2(1)n n n n a a a n a -=-+⋅=+(II)因为方程组有唯一解，所以由Ax B =知0A ≠，又(1)n A n a =+，故0a ≠．由克莱姆法则，将n D 的第1列换成b ，得行列式为2221122(1)(1)112102*********n n n nn n a a a aa aa aD na a a a a --⨯-⨯-===所以 11(1)n n D nx D n a-==+ (III)方程组有无穷多解，由0A =，有0a =，则方程组为12101101001000n n x x x x -⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎪⎪ ⎪⎪ ⎪ ⎪⎪ ⎪ ⎪=⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭ 此时方程组系数矩阵的秩和增广矩阵的秩均为1n -，所以方程组有无穷多解，其通解为()()10000100,TTk k +为任意常数．(23)【详解】(I)证法一：假设123,,ααα线性相关．因为12,αα分别属于不同特征值的特征向量，故12,αα线性无关，则3α可由12,αα线性表出，不妨设31122l l ααα=+，其中12,l l 不全为零(若12,l l 同时为0，则3α为0，由323A ααα=+可知20α=，而特征向量都是非0向量，矛盾)11,A αα=-22A αα=∴32321122A l l αααααα=+=++，又311221122()A A l l l l ααααα=+=-+ ∴112221122l l l l ααααα-+=++，整理得：11220l αα+=则12,αα线性相关，矛盾. 所以，123,,ααα线性无关.证法二：设存在数123,,k k k ，使得1122330k k k ααα++= (1)用A 左乘(1)的两边并由11,A αα=-22A αα=得1123233()0k k k k ααα-+++= (2)(1)—(2)得 113220k k αα-= (3) 因为12,αα是A 的属于不同特征值的特征向量，所以12,αα线性无关，从而130k k ==，代入(1)得220k α=，又由于20α≠，所以20k =，故123,,ααα线性无关.(II) 记123(,,)P ααα=，则P 可逆，123123(,,)(,,)AP A A A A αααααα==1223(,,)αααα=-+123100(,,)011001ααα-⎛⎫ ⎪= ⎪ ⎪⎝⎭100011001P -⎛⎫ ⎪= ⎪ ⎪⎝⎭所以 1100011001P AP --⎛⎫ ⎪= ⎪ ⎪⎝⎭.。
2008-数一真题大全及答案
的非零特征值为___________. 【答案】应填 1．
【详解】根据题设条件，得
A(1
,
2
)
=
(
A1
,
A2
)
=
(0,
21
+
2
)
=
(1
,
2
)
0 0
2 1
．
记 P = (1,2 ) ，因1,2 线性无关，故 P = (1,2 ) 是可逆矩阵．因此
AP
=
P
0 0
2 1
，从而
P−1
AP
=
=1．
故所求得切线方程为 y = x +1．
（ 11 ） 已 知 幂 级 数 an (x + 2)n 在 x = 0 处 收 敛 ， 在 x = −4 处 发 散 ， 则 幂 级 数 n=0
an (x − 2)n 的收敛域为
.
n=0
【答案】 (1,5] ．
【详解】由题意，知 an (x + 2)n 的收敛域为 (−4, 0] ，则 an xn 的收敛域为 (−2, 2] ．所
.
【答案】 应填 y = x +1．
【详解】设 F(x, y) = sin(xy) + ln( y − x) − x ，则
Fx (x,
y)
=
y cos(xy) +
−1 y−x
−1，
Fx (x,
y)
=
x cos(xy)
+
1 y−
x
，
Fx (0,1)
=
−1，
Fy (0,1)
= 1．于是斜率
k
=
−
考研数学08答案
2008年考研数学一试题详解一、选择题：(本题共8小题，每小题4分，共32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）设函数2()ln(2)x f x t dt =+⎰，则()f x '的零点个数为【 】(A) 0. (B) 1. (C) 2. (D) 3． 【答案】应选(B).【详解】22()ln(2)22ln(2)f x x x x x '=+⋅=+．显然()f x '在区间(,)-∞+∞上连续，且(1)(1)(2ln 3)(2ln 3)0f f ''-∙=-∙<，由零点定理，知()f x '至少有一个零点．又2224()2ln(2)02xf x x x''=++>+，恒大于零，所以()f x '在(,)-∞+∞上是单调递增的．又因为(0)0f '=，根据其单调性可知，()f x '至多有一个零点．故()f x '有且只有一个零点．故应选(B).（2）函数(,)arctan x f x y y=在点(0,1)处的梯度等于【 】(A) i (B) i -. (C) j . (D) j - . 【答案】 应选(A).【详解】因为222211f y y x xx yy∂==∂++．222221x f x yx yx yy-∂-==∂++．所以(0,1)1f x∂=∂，(0,1)0f y∂=∂，于是(0,1)(,)i grad f x y =.故应选(A).（3）在下列微分方程中，以123cos 2sin 2xy C e C x C x =++（123,,C C C 为任意的常数）为通解的是【 】(A) 440y y y y ''''''+--=. (B) 440y y y y ''''''+++=.(C) 440y y y y ''''''--+=. (D) 440y y y y ''''''-+-=. 【答案】 应选(D).【详解】由123cos 2sin 2x y C e C x C x =++，可知其特征根为11λ=，2,32i λ=±，故对应的特征值方程为2(1)(2)(2)(1)(4)i i λλλλλ-+-=-+3244λλλ=+-- λλλ3244=-+-所以所求微分方程为440y y y y ''''''-+-=．应选(D).（4）设函数()f x 在(,)-∞+∞内单调有界，{}n x 为数列，下列命题正确的是【 】．(A) 若{}n x 收敛，则{()}n f x 收敛 (B) 若{}n x 单调，则{()}n f x 收敛 (C) 若{()}n f x 收敛，则{}n x 收敛. (D) 若{()}n f x 单调，则{}n x 收敛.【答案】 应选(B).【详解】若{}n x 单调，则由函数()f x 在(,)-∞+∞内单调有界知，若{()}n f x 单调有界，因此若{()}n f x 收敛．故应选(B).（5）设A 为n 阶非零矩阵，E 为n 阶单位矩阵．若30A =，则【 】则下列结论正确的是：(A) E A -不可逆，则E A +不可逆. (B) E A -不可逆，则E A +可逆.(C) E A -可逆，则E A +可逆. (D) E A -可逆，则E A +不可逆.【答案】应选(C). 【详解】故应选(C).23()()E A E A A E A E -++=-=，23()()E A E A A E A E +-+=+=．故E A -，E A +均可逆．故应选(C).（6）设A 为3阶实对称矩阵，如果二次曲面方程()1x xyz A y z ⎛⎫ ⎪= ⎪ ⎪⎝⎭在正交变换下的标准方程的图形如图，则A 的正特征值个数为【 】(A) 0. (B) 1. (C) 2. (D) 3.【答案】 应选(B).【详解】此二次曲面为旋转双叶双曲面，此曲面的标准方程为222221x y z ac+-=．故A 的正特征值个数为1．故应选(B).（7） 设随机变量,X Y 独立同分布且X 的分布函数为()F x ，则max{,}Z X Y =的分布函数为【 】(A) 2()F x . (B) ()()F x F y . (C) 21[1()]F x --. (D) [1()][1()]F x F y --. 【答案】应选(A)．【详解】(){}()m ax{,}F z P Z z P X Y z =≤=≤()()2()()()P X z P Y z F z F z F z =≤≤==．故应选(A)．（8）设随机变量X N (0,1) , (1,4)Y N , 且相关系数1XY ρ=，则【 】(A) {21}1P Y X =--= (B) {21}1P Y X =-= (C) {21}1P Y X =-+= (D) {21}1P Y X =+= 【答案】应选 (D)．【详解】用排除法．设Y aX b =+．由1XY ρ=，知X ，Y 正相关，得0a >．排除（A ）和（C ）．由(0,1)X N ，(1,4)Y N ，得0,1,()EX EY E aX b aEX b ==+=+．10a b =⨯+，1b =．从而排除(B).故应选 (D)．二、填空题：(9－14小题，每小题4分，共24分. 把答案填在题中横线上.) （9）微分方程0xy y '+=满足条件(1)1y =的解是y = . 【答案】 应填1y x =．【详解】由dy y dxx=-，得dy dx yx=-．两边积分，得ln ||ln ||y x C =-+．代入条件(1)1y =，得0C =．所以1y x=．（10）曲线sin()ln()xy y x x +-=在点(0,1)的切线方程为 . 【答案】 应填1y x =+．【详解】设(,)sin()ln()F x y xy y x x =+--，则1(,)cos()1x F x y y xy y x-=+--，1(,)cos()x F x y x xy y x=+-，(0,1)1x F =-，(0,1)1y F =．于是斜率(0,1)1(0,1)x y F k F '=-='．故所求得切线方程为1y x =+．（11）已知幂级数0(2)n n n a x ∞=+∑在0x =处收敛，在4x =-处发散，则幂级数(2)nnn ax ∞=-∑的收敛域为 .【答案】 (1,5]．【详解】由题意，知0(2)nn n a x ∞=+∑的收敛域为(4,0]-，则0n n n a x ∞=∑的收敛域为(2,2]-．所以0(2)n n n a x ∞=-∑的收敛域为(1,5]．(12)设曲面∑是z =的上侧，则2xy d yd zx d z dxxdxdy∑++=⎰⎰ .【答案】 4π．【详解】作辅助面1:0z ∑=取下侧．则由高斯公式，有2xydydz xdzdx x dxdy ∑++⎰⎰122xydydz xdzdx x dxdy xydydz xdzdx x dxdy ∑∑=++-++⎰⎰⎰⎰2224x y ydV x dxdy Ω+≤=+⎰⎰⎰⎰⎰．2222410()2x y x y dxdy +≤=++⎰⎰d r rdr πθππ222116424=∙==⎰⎰．(13) 设A 为2阶矩阵，12,αα为线性无关的2维列向量，10A α=，2122A ααα=+．则A 的非零特征值为___________. 【答案】应填1．【详解】根据题设条件，得1212121202(,)(,)(0,2)(,)01A A A αααααααα⎛⎫==+=⎪⎝⎭． 记12(,)P αα=，因12,αα线性无关，故12(,)P αα=是可逆矩阵．因此 0201AP P ⎛⎫=⎪⎝⎭，从而10201P AP -⎛⎫= ⎪⎝⎭．记0201B ⎛⎫= ⎪⎝⎭，则A 与B 相似，从而有相同的特征值．因为2||(1)01E B λλλλλ--==--，0λ=，1λ=．故A 的非零特征值为1．(14) 设随机变量X 服从参数为1的泊松分布，则{}2P X EX ==____________．【答案】应填12e.【详解】因为X 服从参数为1的泊松分布，所以1EX D X ==．从而由22()D X EX EX =-得22EX =．故{}{}22P X EX P X ====12e．三、解答题：(15－23小题，共94分. )(15)(本题满分10分) 求极限[]4sin sin(sin )sin limx x x xx→-【详解1】[]4sin sin(sin )sin limx x x xx→-[]3sin sin(sin )limx x x x→-=＝2cos cos(sin )cos lim3x x x xx→-21cos(sin )lim3x x x→-= 0sin(sin )cos lim6x x xx→=(或221(sin )2lim 3x x x→=，或2221sin (sin )2lim 3x x o x x→+=)16=．【详解2】[]4sin sin(sin )sin limx x x xx→-[]4sin sin(sin )sin limsin x x x xx→-=＝3sin limt t t t→-201cos lim3t t t→-=2202lim 3t tt →=（或0sin lim 6t tt→=） 16=．（16）(本题满分9分)计算曲线积分2sin 22(1)Lxdx x ydy +-⎰，其中L 是曲线sin y x =上从(0,0)到(,0)π的一段．【详解1】按曲线积分的计算公式直接计算．2sin 22(1)Lxdx x ydy +-⎰2[sin 22(1)sin cos ]xdx x x x dx π=+-⎰2sin 2x xdx π=⎰2cos 2cos 22x xx xdx ππ=-+⎰2cos 22x xdx ππ=-+⎰2sin 2sin 2222x x x dx πππ=-+-⎰22π=-．【详解2】添加辅助线，按照Green 公式进行计算．设1L 为x 轴上从点(,0)π到(0,0)的直线段．D 是1L 与L 围成的区域12sin 22(1)L L xdx x ydy ++-⎰2(2(1)sin 2D x y x dxdy x y ⎡⎤∂-∂=--⎢⎥∂∂⎣⎦⎰⎰4D xydxdy =-⎰⎰sin 04xxydydx π=-⎰⎰22sin x xdx π=-⎰0(1cos 2)x x dx π=--⎰2cos 22xx xdx ππ=-+⎰2sin 2sin 2222x x x dx πππ=-+-⎰22π=-．因为12sin 22(1)sin 20L xdx x ydy xdx π+-==⎰⎰故2sin 22(1)Lxdx x ydy +-⎰22π=-【详解3】令2sin 22(1)LI xdx x ydy =+-⎰212sin 222Lxdx ydy x ydy I I =-+=+⎰对于1I ，记sin 2,2P x Q y ==-．因为0P P yx∂∂==∂∂，故1I 与积分路径无关．10sin 20I xdx π==⎰．对于2I ， 2222022sin cos sin 2LI x ydy x x xdx x xdx ππ===⎰⎰⎰2cos 2cos 22x xx xdx ππ=-+⎰2cos 22x xdx ππ=-+⎰2sin 2sin 2222x x x dx πππ=-+-⎰22π=-．故2s i n 22(1)Lx d x x y d y +-⎰22π=-17（本题满分11分）已知曲线22220,:35,x y z C x y z ⎧+-=⎨++=⎩求C 上距离xo y 面最远的点和最近的点．【详解1】 点(,,)x y z 到xo y 面的距离为||z ，故求C 上距离xo y 面最远的点和最近的点的坐标等价于求函数2H z =在条件22220,x y z +-=35x y z ++=下的最大值点和最小值点．构造拉格朗日函数2222(,,,,)(2)(35)L x y z z x y z x y z λμλμ=++-+++-，由222220,20,220,43.,350x y z L x L y L z z x y z x y z λμλμλμ'=+=⎧⎪'=+=⎪⎪'=-++-=++==⎨⎪⎪⎪⎩ 得x y =，从而22220,23 5.x z x z -=+=⎧⎨⎩解得5,5,5.x y z ==-⎧⎪=-⎨⎪⎩或1.1,1,z x y =⎧=⎪=⎨⎪⎩根据几何意义，曲线C 上存在距离x o y 面最远的点和最近的点，故所求点依次为(5,5,5)--和(1,1,1)． 【详解2】 点(,,)x y z 到xo y 面的距离为||z ，故求C 上距离xo y 面最远的点和最近的点的坐标等价于求函数22H x y =+在条件2225203x y x y +-⎛⎫+-= ⎪⎝⎭下的最大值点和最小值点．构造拉格朗日函数222222(,,,)(5)9L x y z x y x y x y λλ⎛⎫=+++-+- ⎪⎝⎭，由222520.422(5)0,9422(5)0,93xy L x x x y L y x x y y y y x λλ⎧⎛⎫'=+-+-=⎪ ⎪⎝⎭⎪⎪⎪⎛⎫'=+-+-=+-⎨ ⎪⎝⎭⎛⎫+-= ⎪⎝⎭⎪⎪⎪⎪⎩得x y =，从而2222(25)09x x --=．解得5,5,5.x y z ==-⎧⎪=-⎨⎪⎩或1.1,1,z x y =⎧=⎪=⎨⎪⎩根据几何意义，曲线C 上存在距离x o y 面最远的点和最近的点，故所求点依次为(5,5,5)--和(1,1,1)． 【详解3】由22220x y z +-=得cos ,sin .x y θθ⎧=⎪⎨=⎪⎩代入35x y z ++=，得z =所以只要求()z z θ=的最值．令()()03sin )z θθθ'==++，得cos sin θθ=，解得5,44ππθ=．从而5,5,5.x y z ==-⎧⎪=-⎨⎪⎩或1.1,1,z x y =⎧=⎪=⎨⎪⎩根据几何意义，曲线C 上存在距离x o y 面最远的点和最近的点，故所求点依次为(5,5,5)--和(1,1,1)． （18）(本题满分10分)设()f x 是连续函数， （I ）利用定义证明函数0()()x F x f t dt =⎰可导，且()()F x f x '=；（II ）当()f x 是以2为周期的周期函数时，证明函数2()2()()xG x f t dt x f t dt=-⎰⎰也是以2为周期的周期函数． （I ）【证明】000()()()()()limlimx x x x x f t dt f t dtF x x F x F x xx+∆∆→∆→-+∆-'==∆∆⎰⎰()limx x xx f t dtx+∆∆→=∆⎰()limlim ()()x x f x f f x xξξ∆→∆→∆===∆【注】不能利用L ’Hospital 法则得到0()()lim limx x xx x f t dtf x x xx+∆∆→∆→+∆=∆∆⎰．(II) 【证法1】根据题设，有222000(2)2()(2)()(2)()x G x f t dt x f t dt f x f t dt +'⎡⎤'+=-+=+-⎢⎥⎣⎦⎰⎰⎰，22000()2()()2()()x G x f t dt x f t dt f x f t dt '⎡⎤'=-=-⎢⎥⎣⎦⎰⎰⎰．当()f x 是以2为周期的周期函数时，(2)()f x f x +=． 从而 (2)()G x G x ''+=．因而(2)()G x G x C +-=．取0x =得，(02)(0)0C G G =+-=，故 (2)()0G x G x +-=． 即2()2()()xG x f t dt x f t dt =-⎰⎰是以2为周期的周期函数．【证法2】根据题设，有 2200(2)2()(2)()x G x f t dt x f t dt ++=-+⎰⎰，2222022()()()2()x f t dt x f t dt x f t dt f t dt +=+--⎰⎰⎰⎰．对于22()x f t dt +⎰，作换元2t u =+，并注意到(2)()f u f u +=，则有22()(2)()()x x x x f t dt f u du f u du f t dt +=+==⎰⎰⎰⎰，因而 2220()()0x x f t dt x f t dt +-=⎰⎰．于是2(2)2()()()xG x f t dt x f t dt G x +=-=⎰⎰．即2()2()()x G x f t dt x f t dt =-⎰⎰是以2为周期的周期函数【证法3】根据题设，有 2200(2)2()(2)()x G x f t dt x f t dt ++=-+⎰⎰，222002()2()()2()xx xf t dt f t dt x f t dt f t dt +=+--⎰⎰⎰⎰2222()()2()2()x x xf t dt x f t dt f t dt f t dt +=-+-⎰⎰⎰⎰()220()2()()x xG x f t dt f t dt +=+-⎰⎰．当()f x 是以2为周期的周期函数时，必有220()()x xf t dt f t dt +=⎰⎰．事实上22(())(2)()0x d f t dt f x f x dx+=+-=⎰，所以22()x f t dt C +≡⎰．取0x =得，02222()()C f t dt f t dt +≡=⎰⎰．所以2(2)2()()()x G x f t dt x f t dt G x +=-=⎰⎰．即2()2()()x G x f t dt x f t dt =-⎰⎰是以2为周期的周期函数(19)(本题满分11分)将函数2()1(0)f x x x π=-≤≤展开成余弦级数，并求级数11(1)n n n-∞=-∑的和．【详解】将()f x 作偶周期延拓，则有0,1,2,n b n == ．0a =22(1)d x x ππ-⎰2213π⎛⎫=- ⎪⎝⎭．2()cos n a f x nxdx ππ=⎰22cos cos nxdx x nxdx ππππ⎡⎤=-⎢⎥⎣⎦⎰⎰220cos x nxdx πππ⎡⎤=-⎢⎥⎣⎦⎰22sin 2sin x nx x nxdx nnπππ⎡⎤-=-⎢⎥⎣⎦⎰1222(1)n nππ--=124(1)n n--=．所以2101221()1cos (1)143cos 2n nn n a f x x nanx nx π-∞∞===-=+=--+∑∑，0x π≤≤．令x=0，有n n f nπ2121(1)(0)143-∞=-=-+∑又(0)1f =，所以n n nπ1221(1)12-∞=-=∑．（20）(本题满分10分)设,αβ为3维列向量，矩阵T T A ααββ=+，其中,T T αβ分别是,αβ得转置．证明： （I ） 秩()2r A ≤；（II ）若,αβ线性相关，则秩()2r A <．【详解】（I ）【证法1】()()()()()()2T T T T r A r r r r r ααββααββαβ=+≤+≤+≤． 【证法2】因为T T A ααββ=+，A 为33⨯矩阵，所以()3r A ≤． 因为,αβ为3维列向量，所以存在向量0ξ≠，使得0,0TTαξβξ==于是 0T T A ξααξββξ=+= 所以0A x =有非零解，从而()2r A ≤．【证法3】因为T T A ααββ=+，所以A 为33⨯矩阵．又因为()00TT T T A αααββαββ⎛⎫ ⎪=+= ⎪ ⎪⎝⎭， 所以|||0|00T TaA αββ==故 ()2r A ≤．（II ）【证法】由,αβ线性相关，不妨设k αβ=．于是()2()()(1)()12TTTr A r r kr ααβββββ=+=+≤≤<．(21) (本题满分12分)．设n 元线性方程组A x b =，其中2222212121212a a a aa A aa aa ⎛⎫ ⎪⎪⎪=⎪ ⎪⎪ ⎪ ⎪⎝⎭，12n x x x x ⎛⎫ ⎪ ⎪= ⎪ ⎪⎝⎭，b 100⎛⎫ ⎪ ⎪= ⎪ ⎪⎝⎭ ．（I ）证明行列式||(1)n A n a =+；（II ）当a 为何值时，该方程组有惟一解，并求1x ． （III ）当a 为何值时，该方程组有无穷多解，并求其通解．【详解】（I ）【证法1】数学归纳法．记2222212121||212n na aa aa D A aa aa==以下用数学归纳法证明(1)nn D n a =+．当1n =时，12D a =，结论成立． 当2n =时，2222132a D a aa==，结论成立．假设结论对小于n 的情况成立．将n D 按第一行展开得n n n aa aa D aD aa aa2212211021212212--=-2122n n aD a D --=-1222(1)n n anaa n a--=--(1)nn a =+故 (1)nA n a =+．【注】本题（1）也可用递推法．由2122n n n D aD a D --==- 得，2211221()()n n n n n n n D aD a D aD aD aD a ------=-==-= ．于是(1)nn D n a =+（I ）【证法2】消元法．记2222212121||212na aa aa A aa aa=221222130121212212na aa a r ar aa aa-3222221301240123321212na aar ar a a aa aa-=n n na aan r ar nn an n an12130124011301110----+(1)nn a =+．（II ）【详解】当0a ≠时，方程组系数行列式0n D ≠，故方程组有惟一解．由克莱姆法则，将n D 得第一列换成b ，得行列式为22211222211121021212121212122n n nn aa a a aa aa D na aa aa aaaa---===所以，11(1)n nD a x D n a-==+．（III ）【详解】 当0a =时，方程组为12101101001000n n x x x x -⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪= ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭此时方程组系数矩阵得秩和增广矩阵得秩均为1n -，所以方程组有无穷多组解，其通解为()()010100TTx k =+，其中k 为任意常数．(22) (本题满分11分)设随机变量X 与Y 相互独立，X 的概率密度为1()(1,0,1)3P X i i ===-，Y 的概率密度为1,01,()0,Y y f y 其它.≤<⎧=⎨⎩记Z X Y =+． （I ） 求102P Z X ⎛⎫≤= ⎪⎝⎭； （II ）求Z 的概率密度)(z f Z . （I ）【详解】 解法1．1100221110.222P Z X P X Y X P Y X P Y ⎛⎫⎛⎫≤==+≤= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎛⎫⎛⎫=≤==≤= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭解法2．()()1,0120201,0112.022P X Y X P Z X P X P Y X P Y P X ⎛⎫+≤= ⎪⎛⎫⎝⎭≤==⎪=⎝⎭⎛⎫≤= ⎪⎛⎫⎝⎭==≤= ⎪=⎝⎭（II ）解法1．Z z P Z z P X Y z P F (){}{}=P {X+Y z,X=-1}+P {X+Y z,X=0}+P {X+Y z,X=1} =P {Y z+1,X=-1}+P {Y z,X=0}+P {Y z-1,X=1}=P {Y z+1}P {X=-1}+P {Y z}P {X=0}+P {Y z-1}P {X=1}1 =[{Y z+1}P {Y 3=≤=+≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤+≤Y Y Y z z Y Y Y F z F z F z f z F z z f z f z f z 'z}P {Y z-1}]1 =[(1)()(1)]3()()1,12;1(1)()(1)330,.其它+≤+++-=⎧-<<⎪=+++-=⎡⎤⎨⎣⎦⎪⎩解法2．11()()()1,12;1(1)()(1)330,.Z Y i Y Y Y f z P X i f z i z f z f z f z =-==-⎧-<<⎪=+++-=⎡⎤⎨⎣⎦⎪⎩∑其它（23）(本题满分11分)设n X X X 21,是来自总体2(,)N μσ的简单随机样本，记∑==ni iXnX 11，2211()1ni i S X X n ==--∑，221T XS n=-．（1）证明T 是μ2的无偏估计量； （2）当μσ0,1==时，求.D T . 【详解1】（1）首先T 是统计量．其次 221()()E T E X ES n=-222222111()()D X EX ES nnnσμσ=+-=+-2μ=对一切,μσ成立．因此T 是2ˆμ的无偏估计量． 【详解2】（1）首先T 是统计量．其次()()22111111nnij k i j kn T XXX X n n n n n =≠=-=---∑∑，()()1njk j knET E X EX n ≠=-∑2μ=，对一切,μσ成立．因此T 是2ˆμ的无偏估计量． （2）解法2．根据题意，有(0,1)N ，22(1)nX χ ，22(1)(1)n S n χ-- ．于是2()2D nX =，()2(1)2(1)D n S n -=-．所以221()D T D X S n ⎛⎫=- ⎪⎝⎭()()()22222112()(1)11D nX D n Snn n nn =+-=--。
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郑州大学数学分析2008年试卷
一、 计算极限（每题10分，共20分）
1
01limxxxxe
2lim1,0ppxxxp这里
二、(20分)
101,0xaafxx
设证明函数在，上严格递减。
三、(20分)
2
2,1,11112ppxpxxp设证明:对于任何x有
四、(20分)
2
12xxx
求函数的麦克劳林展开式，并指明收敛半径。
五、(20分)
1
0
0111011npndxpxnp
证明这里
六、(10分)
,1lim.nnnfxfxfxfxn设连续函数列在上一致收敛于
证明：
七、(20分)
2
L
22L000100120123.xyzdxxzdyyzdz计算第二类曲线积分
这里是有向折线，从，，到，，，再到，，最后到，，
八、(20分)
DDDD,DnxyDdxdydsn 设是一个有界连通区域，具有光滑边界，其定向是：
沿正向行进，区域在左边，设为的单位向量，指向的外部，
最后设在包含的区域上有连续的二阶导数，证明：
郑州大学数学分析2008年试卷答案
00120ln11limlim2limxxxxxxxxxeexxexee
一、对其两边取对数
故
011112lim1lim11lim1pppppxxxpxxxxxx
'
2
2
'1ln01,0,1lnlnlnln00.xxxxxxx
axaxfxaxxxaxaagxaaaaxaafx
二、证明：由
则记g，
所以在，上严格递减
2
'12222'2111110211111...11,,21...100,1,111,1,,112pppppxpfxxxfpfxxpxxxxxpxpxxxpfxfxxxpfxfxxxp
三、证明：令
由得
从而严格递增，
即得
2
00111121231213nnnnxxxxxxx
四、解：
111
000
0010001111111nnpnppnnnnnpnndxxdxxdxxxdxnp
五、证明：
0011000120111000,1111ln.111,0nnnnnnrnnnnnnnnnnnnnnnnfxaxaxxraaxxrfxdxrnndxxxnaaxxrxnnaxrxr
五题的拓展：设则不论在是否收敛，只要
在收敛，就成立，并由此证明：
证明：由于在收敛，可知的收敛半径至少为r，
所以的收敛半径也至少为当，，利1110000100111112000111,11101112ln.1xnnnnnnnnnrnnnnnnnnaaafxdxxrxnnnarxrfxdxrndxxxdxdxxxnnn用逐项积分，得到
由于收敛，可知
在，连续，令得到
,.11111111111nnnnnnnfnfxfxfxfxfxfxfxfxnnnnfxfxfxfxnnnfxfxfxnnnfxfxnn六、证明：由连续函数列在，上一致收敛于
则也是连续函数
对于利用的一致收敛，当足够大时，
2
11
11
lim2nnfxfxfxxxnnnfxfxfxfxnn对于由是连续函数，故所以
2
1,0,01,2,01,2,3
2
0,0,01,0,01,2,0
23
00
2222420Lxyzdxxzdyyzdzxyzdxxzdyyzdzdyzdz七、解：
22
22
D
22
22
D
cos,,cos,cos,sin,DLLLLLnxdsdynydsdxdsnxnydsnxydxdyyxxydxdydxdyyxxydxdydxyn八、证明：由于
所以
由题知,在上具有连续导数，由格林公式
则s