年大连市高等数学竞赛试题B答案

年大连市高等数学竞赛

试题B答案

Document number【SA80SAB-SAA9SYT-SAATC-SA6UT-SA18】

大连市第二十三届高等数学竞赛试卷

答案(B)

5小题,每小题210分)

1.

2. 30lim

x x

→= 1/2 . 3. 0lim x x x +

→= 1 .

4. 2

cos lim x

x t dt

x

→?= 1 .

5. 若22

1lim 2,2

x x ax b

x x →--=+-则(,)(4,5

).a b =-

二、(本题10分)设?????=≠=),0(1

),0(1sin

)(3

x x x

x x f 求)(x f '.

x

x 1

sin 3=为一初等函数,这时

11cos 1sin

3)(232x x x x x x f ??? ??-??? ??

+='(6分)

当0x =时,

由于00lim ()lim 1,1||

x x x f x x x ++→→==+

而00lim ()lim 1,1||

x x x f x x x --→→==-+ 所以0x =是跳跃间断点。(5分)

当1x =时,

由于11lim ()lim 1,1||

x x x f x x x →→==+

所以1x =是可去间断点。(7分)

当1x =-时,

而1

lim (),x f x →-=∞

所以1x =-是无穷间断点。(8分)

考生注意:考试时间 150 分钟试卷总分 100 分共四页第 1页

曲线)0

(

3

16

>

=x

x

y上哪一点处的法线在y轴上的截距最在)

,

(y

x处的法线方程为)

(x

X

k

y

Y-

=

-,

因为5

2x

y=',所以

5

2

1

x

k-

=,法线方程为)

(

2

1

5

x

X

x

y

Y-

-

=

-,(4分)

整理后为6

4

5

4

53

1

2

1

2

1

2

1

2

x

x

X

x

x

x

X

y

Y+

+

-

=

+

-

=,

法线在y轴上的截距为6

43

1

2

1

x

x

b+

=。(6分)

求此函数的极值:令0

=

'b,解得1

,1

2

1

-

=

=x

x(舍去);(8分)

20

)1(

,

10

104

6

>

=

''

+

=''b

x

x

b,

故)1(b为极小值。由于驻点唯一,知它即是最小值,因此曲线在点?

?

?

?

?

3

1

,1处的法线在y轴上截距最小。(10分)

五、(本题6分)求x x y 44cos sin +=的n 阶导数.

x x x x

22222cos sin 2)cos (sin -+=

,24cos 1211x x x ?

?? ??--=(2分)

)2

4cos(44)4sin (410π

+=?-='x x y (3分)

)2

24cos(4π

?+=''x y (4分)

所以).2

4cos(41)(π

?+=-n x y n n (6分)

六、(本题10分)讨论方程ax x =ln (其中0>a )有几个实根

),0(,ln +∞∈-x ax x ,则a x x f -=

'1)(,故a

x 1

=为)(x f 的驻点(20)(>'x f ,当a x 1>

时,0)(<'x f ,所以)1

(a

f 为最大值。(4分) 当0)1

(>a f 时,即01ln >--a ,即e

a 10<<时,由于

-∞=-∞=∞

→→+

)(lim ,)(lim 0x f x f x x ,

所以当e

a 10<<时,此时方程有两个根。(8分)

当0)1(=a f 时,即e

a 1=时,此时方程有一个根。(9分)

当0)1(

a 1>时,方程无根. (10分)

共四页第 2 页

七、(本大题共3小题,每小题6分,总计18分)

(1)

1

.

1tan

dx

x

+

?

?

?

?

+

-

+

+

=

+

=

+

dx

x

x

x

x

x

x

dx

x

x

x

dx

x cos

sin

sin

cos

sin

cos

2

1

cos

sin

cos

tan

1

1

(2分)

1cos sin11

1(sin cos)

2sin cos2sin cos

x x

dx x d x x

x x x x

-

????

=+=++

???

++

????

??(4分)

1

(ln|cos sin|).

2

x x x C

=+++(6分)

(2)sin(ln).

x dx

?

解:?

??

?

-

=dx

x

x

x

x

x

dx

x

1

)

cos(ln

)

sin(ln

)

sin(ln(2分)

?

?

-

-

=

-

-

-

=

dx

x

x

x

x

x

dx

x

x

x

x

x

x

x

)

sin(ln

)

cos(ln

)

sin(ln

]

1

)]

sin(ln

[

)

cos(ln

[

)

sin(ln

(4分)

所以.

)]

cos(ln

)

[sin(ln

)

sin(ln

2C

x

x

x

dx

x+

-

=

?(5分)

故.

)]

cos(ln

)

[sin(ln

2

)

sin(ln C

x

x

x

dx

x+

-

=

?

(6分)

(3)?--+44

2.1sin π

πdx e x

x

解 由于??-+=-a

a a dx x f x f dx x f 0)]()([)(,(2分)

而x e e e x e x e x x f x f x x x

x x 2222sin 111sin 1sin 1sin )()(=???

? ??+++=+++=-+-(4分) 所以 ???-==+--4040244

2

22cos 1sin 1sin π

πππdx x xdx dx e x x

.82

2sin 412140

-=??????-=ππ

x x (6分)

八、(本题10分)设)(x f '在],[b a 上连续,且0)()(==b f a f ,证

),()()(x f a f x =-

),()()(x f x f b -=-(3分)

两式相减,得

??'-'=b

x

x a

dt t f dt t f x f )()()(2,(5分)

所以 ?

?

'+

'≤

b

x

x

a

dt t f dt t f x f )()(|)(|2(7分)

???'='+'≤b

a

b

x

x

a

dt t f dt t f dt t f |)(||)(||)(|(9分)

即 .|)(|2

1|)(|?'≤

b

a dx x f x f (10分) 共

四 页 第 3页

九、(本题8分)已知函数()f x 具有二阶导数,且0

()

lim

0x f x x

→=,(1)0f =,证明:存在点(0,1)ξ∈,使得()0f ξ''=.

1,得0)0(=f ,0)0(='f

, (2分) 0,1)可导,0)1()0(==f f ,由罗尔定理,至少存在)1,0(0∈x 使

('f (6分)

函数)(x f '在[]0,0x 连续,),0(0x 可导,0)()0(0='='x f f ,由罗尔定理,至少存在

)1,0(),0(0?∈x ξ使0)(=''ξf (10分)

十、(本题10分)设)(x f 为连续函数,且满足

?--=x

x dt t f t x e x f 02)()()(,求)(x f .

x 求导,得?-='x

x dt t f e x f 0

2)(2)(,(2分)

)(4)(2x f e x f x -='',即x e x f x f 24)()(=+''。(4分)

2)0(,1)0(='=f f 。(6分)

因此所求函数)(x f y =满足下列初值问题

??

?='==+''==2

|,1|,

4002x x x y y e y y , 其通解为x e x C x C Y 2215

4sin cos ++=(8分)。

根据初值条件,得5

2,5121==C C 。

从而所求的函数为x e x x x f 25

4sin 52cos 51)(++=(10分)

共四页第 4页

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