2011考研数学二真题(有答案解析)
lim x0
x
2
x3
f 0 2 f 0 f 0．
故答案选(B)． (3)【答案】(C)．
【解析】 f (x) ln x 1 ln x 2 ln x 3
f '(x) 1 1 1 x 1 x 2 x 3
3x2 12x 11 (x 1)(x 2)(x 3)
令
f
'(x) 0 ，得 x1,2
y
2
x2 y2 2y
1
1
2
1 O
1
x
x2 y2 1 1
图１
(21) (本题满分 11 分)
已知函数 f (x, y) 具有二阶连续偏导数，且 f (1, y) 0 ，f (x,1) 0 ， f (x, y)dxdy a ，
D
其中 D (x, y) | 0 x 1,0 y 1 ，计算二重积分 I xy fxy (x, y)dxdy ．
C f (0) g(0) 0. 由题意 f (0) 0, g(0) 0 ，所以 f (0) 0, g(0) 0 ，故选(A)．
(6)【答案】(B)．
【解析】因为 0 x 时， 0 sin x cos x 1 cot x ， 4
又因 ln x 是单调递增的函数，所以 ln sin x ln cos x ln cot x ．
(C) x(aex bex ) ．
(D) x2 (aex bex ) ．
(5) 设函数 f (x), g(x) 均有二阶连续导数，满足 f (0) 0, g(0) 0, 且 f (0) g(0) 0 ，
则函数 z f (x)g( y) 在点 (0, 0) 处取得极小值的一个充分条件是( )
(8)【答案】(D)．
【解析】由于 (1, 0,1, 0)T 是方程组 Ax 0 的一个基础解系，所以 A(1, 0,1, 0)T 0，且
r(A) 4 1 3 ， 即 1 3 0 ， 且 A 0 ． 由 此 可 得 A*A | A | E O ， 即 A*(1 , 2, 3, 4 )O ，这说明1,2,3,4 是 A*x 0 的解．
(23) (本题满分 11 分)
1 1 1 1
A 为三阶实对称矩阵，
A 的秩为
2，即 r A
2 ，且A0000．
1 1 1 1
数学(二)试题 第 3 页 (共 13 页)
(I) 求 A 的特征值与特征向量； (II) 求矩阵 A ．
2011 年全国硕士研究生入学统一考试数学二试题答案
x ln(1 t2 )dt
已知函数 F (x) 0
，设 lim F(x) lim F(x) 0, 试求 a 的取值范围．
xa
x
x0
(16) (本题满分 11 分)
设函数
y
y(x)
由参数方程
x
1 3
t3
t
1 3
,
y
1
t3
t
1
,
确定，求
y
y(x)
的极值和曲线
3
3
y y(x) 的凹凸区间及拐点．
(17) (本题满分 9 分)
设函数 z f (xy, yg(x)) ，其中函数 f 具有二阶连续偏导数，函数 g(x) 可导且在 x 1
处取得极值 g(1) 1，求 2 z
．
xy x1
y 1
(18) (本题满分 10 分)
数学(二)试题 第 2 页 (共 13 页)
设函数 y(x) 具有二阶导数，且曲线 l : y y(x) 与直线 y x 相切于原点，记 为曲线 l
(11) 曲线 y
x
tan tdt
(0 x ) 的弧长 s ．
0
4
(12)
设函数
f
(x)
ex , x
0,
0, 则
xf (x)dx ．
0, x 0,
(13) 设 平 面 区 域 D 由 直 线 y x, 圆 x2 y2 2y 及 y 轴 围 成 ， 则 二 重 积 分
(A) 1,3 ．
(B) 1,2 ．
(C) 1,2,3 ．
(D) 2,3,4 ．
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)
lim(1
2x
)
1 x
．
x0 2
(10) 微分方程 y ' y ex cos x 满足条件 y(0) 0 的解为 ．
(A) k 1, c 4 ． (B) k 1, c 4 ． (C) k 3, c 4 ． (D) k 3, c 4 ．
x2 f x 2 f x3
(2) 已知 f x 在 x 0 处可导，且 f 0 0 ，则 lim x0
x3
=(
)
(A) 2 f 0 ． (B) f 0 ．
e2
2．
(10)【答案】 y ex sin x ．
【解析】由通解公式得
y edx ( ex cos x edxdx C)
ex ( cos xdx C)
ex (sin x C) ．
由于 y(0) 0, 故 C =0．所以 y ex sin x ．
(11)【解析】选取 x 为参数，则弧微元 ds 1 y2 dx 1 tan2 xdx sec xdx
f
(x)g( y) ，
2z y2
g( y) f
(x) ，
所以，
A
2z x2
|(0,0)
f (0) g(0) ， B
2z xy
|(0,0)
f
(0) g(0)
0，
数学(二)试题 第 5 页 (共 13 页)
C
2z y2
|(0,0)
f
(0) g(0) ，
根据题意由 0, 0 为极小值点，可得 AC B2 AC 0, 且 A f (0) g(0) 0 ，所以有
D
(22) (本题满分 11 分)
设 向 量 组 1 (1, 0, 1T) , 2 ( 0, 1T, 1) 3, (1, T3，, 5不) 能 由 向 量 组 1 (1, 1, 1T) ，
2 (1, 2,3)T ， 3 (3, 4, a)T 线性表示． (I) 求 a 的值； (II) 将 1, 2 , 3 由1,2,3 线性表示．
(C) f 0 ．
(D) 0．
(3) 函数 f (x) ln (x 1)( x 2)( x 3) 的驻点个数为( )
(A) 0．
(B) 1．
(C) 2．
(4) 微分方程 y 2 y ex ex ( 0) 的特解形式为( )
(D) 3．
(A) a(ex ex ) ．
(B) ax(ex ex ) ．
2011 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．下列每题给出的四个选项中，只有一 个选项符合题目要求的，请将所选项前的字母填在答．题．纸．指定位置上．)
(1) 已知当 x 0 时， f x 3sin x sin 3x 与 cxk 是等价无穷小，则( )
故正确答案为(B)． (7)【答案】 (D)． 【解析】由于将 的第 2 列加到第 1 列得矩阵 ，故
1 0 0
A 1
1
0
B
，
0 0 1
即 AP1 B ， A BP11 ．
由于交换 的第 2 行和第 3 行得单位矩阵，故
1 0 0
0
0
1
B
E
，
0 1 0
即 P2B E, 故 B P21 P2 ．因此， A P2P11 ，故选(D)．
一、选择题(1～8 小题，每小题 4 分，共 32 分．下列每题给出的四个选项中，只有一 个选项符合题目要求的，请将所选项前的字母填在答．题．纸．指定位置上．)
(1)【答案】(C)．
【解析】因为 lim 3sin x sin 3x
x0
cxk
3sin x sin x cos 2x cos xsin 2x
在点 (x, y) 处切线的倾角，若 d dy , 求 y(x) 的表达式． dx dx
(19) (本题满分 10 分)
(I)证明：对任意的正整数 n，都有 1 ln(1 1) 1 成立．
n 1
nn
(II)设 an
1
1 2
1 ln n (n 1, 2, n
) ，证明数列an 收敛．
(20) (本题满分 11 分)
(A) f (0) 0, g(0) 0.
(B) f (0) 0, g(0) 0.
(C) f (0) 0, g(0) 0.
(D) f (0) 0, g(0) 0.
(6) 设 I 4 ln sin x dx ， J 4 ln cot x dx ， K 4 ln cos x dx ，则 I , J , K 的大
y x(aex bex ).
(5)【答案】(A)．
【解析】由题意有 z f (x)g( y) ， z f (x)g( y)
x
y
所以， z f (0)g(0) 0 ， z f (0)g(0) 0 ，即 0, 0 点是可能的极值点．
x 0,0
y 0,0
又因为 2 z x2
f (x)g( y) ， 2z xy
lim x0
cxk
sin x 3 cos 2x 2cos2 x
3 cos 2x 2 cos2 x
lim x0
cxk
lim x0
cx k 1
3
lim x0
2 cos2 x 1 cx k 1
2 cos2
x
lim
x0
4 4 cos2 cx k 1
x
lim
2011年考研数学二真题及解析
2011年考研数学二考试真题试题及答案
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数2--11真题答案
2011年考研数学(二)试题答案速查一、选择题（1）C （2）B （3）C （4）C （5）A （6）B （7）D （8）D 二、填空题（9（10）e sin xx − （11）ln(1 （12）1λ（13）712（14）2 三、解答题 （15）13α<<. （16）极小值13y =−，极大值1y =， 凸区间为1(,)3−∞，凹区间为1(,)3+∞，拐点为11(,)33.（17）11112(1,1)(1,1)(1,1)f f f '''''++. （18）π()arcsin4x y x =−. （19）略. （20）（Ⅰ）9π4V =.（Ⅱ）27π8W g ρ=. （21）a .（22）（Ⅰ）5=a .（Ⅱ）112324=+−βααα，2122=+βαα，31235102=+−βααα.（23）（Ⅰ）1112223331231101,0,1,0,0,1,0110p k p k p k k k k λλλ⎛⎫⎛⎫⎛⎫ ⎪ ⎪ ⎪=−=====≠ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪−⎝⎭⎝⎭⎝⎭.（Ⅱ）001000100⎛⎫⎪= ⎪ ⎪⎝⎭A .2011年全国硕士研究生入学统一考试数学（二）参考答案一、选择题：1～8小题,每小题4分,共32分．下列每题给出的四个选项中,只有一个选项是符合题目要求的．请将所选项前的字母填在答题纸．．．指定位置上． （1）【答案】C ．【解答】由泰勒展开定理33sin ()3!x x x o x =−+，33(3)sin 33()3!x x x o x =−+.所以，333339()3sin sin 33(3)()4()22x x f x x x x x o x x o x =−=−−−+=+.当0x →时，3()4f x x ，所以选择C.（2）【答案】B ．【解答】2330()2()lim x x f x f x x →−22330()(0)2()2(0)lim x x f x x f f x f x →−−+= 330()(0)()(0)lim 2x f x f f x f x x →⎡⎤−−=−⎢⎥⎣⎦(0)2(0)(0)f f f '''=−=−. 故应选B. （3）【答案】C ．【解答】(2)(3)(1)(3)(1)(2)()(1)(2)(3)x x x x x x f x x x x −−+−−+−−'=−−−231211(1)(2)(3)x x x x x −+=−−− 令2()31211g x x x =−+，由于2124311120∆=−⨯⨯=>,故()g x 有两个不同的实根，且不是1,2,3，所以()f x 有两个不同的驻点. （4）【答案】C.【解答】由题可知特征方程为 220r λ−=，特征根12r r λλ==−,，则齐次方程通解为12e e x x y C C λλ−=+. 方程2e x y y λλ''−=的特解可设为1e x y x a λ=⋅⋅，方程2e xy y λλ−''−=的特解可设为2exy x b λ−=⋅⋅，则由微分方程解的结构可知，方程2e e xx y y λλλ−''−=+可设特解(e e )x x y x a b λλ−=+.（5）【答案】A ． 【解答】由题设条件，(0,0)(0,0)()()(0)(0)0zf xg y f g x ∂''===∂，(0,0)(0,0)()()(0)(0)0zf xg y f g y ∂''===∂.故，(0,0)点为函数()()z f x f y =的驻点.又22(0,0)(0)(0)z A f g x ∂''==∂，2(0,0)(0)(0)0z B f g x y ∂''===∂∂，22(0,0)(0)(0)zC f g y∂''==∂.所以2(0)(0)(0)(0)AC B f g g f ''''−=.如果(0,0)点为函数()()z f x f y =的极小值点， 则要求20,0A AC B >−>，已知有()0,(0)0f x g ><，所以，(0)0,g (0)0f ''''<>， 故正确答案选A ． （6）【答案】B ． 【解答】当π04x <<时,有0sin cos 1cot x x x <<<<,所以ln sin ln cos ln cot x x x <<，由定积分的性质，答案选B ． （7）【答案】D ．【解答】易知100110,001⎛⎫⎪= ⎪⎪⎝⎭A B 100001010⎛⎫ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭B =E即12,=AP B P B =E ,所以1112121−−−A =P P =P P ,选答案D ． （8）【答案】D ．【解答】易知**,()3,()1r r ==AA =O A A ,*=A x 0的基础解系有3个线性无关的向量,1234,,,αααα是*=A x 0的解；又因为T (1,0,1,0)是方程组0Ax =的一个基础解系，即13+=0αα，所以13,αα线性相关，则方程组*=A x 0的基础解系为234,,ααα，选答案D ．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）.【解答】0012121ln 1(1)ln()22limlim 012lim e e 2x x x x x xxxx →→⎡⎤+++−⎢⎥⎢⎥⎣⎦→⎛⎫+== ⎪⎝⎭00212ln 21limlimln 2222eeex x x x x →→−⋅====（10）【答案】esin xx −.【解答】d d e (e cos e d )x xx y x x C −−⎰⎰=⋅+⎰e (cos d )x x x C −=+⎰e (sin )x x C −=+由于(0)0,y =故0C =,所以e sin x y x −=. （11）【答案】ln(1+.【解答】ππ440sec d ln |sec tan |ln(1s x x x x ===+=⎰.（12）【答案】1λ【解答】()()0111()d ed ed e d xxt t x xf x x x x x x t t λλλλλλλλλ+∞+∞+∞+∞−−−−∞==⋅==⎰⎰⎰⎰. （13）【答案】712. 【解答】由题设条件令cos sin x r y r θθ=⎧⎨=⎩， 其中ππ,02sin 42r θθ，所以， ππ2sin 2sin 322ππ044d d cos sin d sin cos d d Dxy r r r r r r θθσθθθθθθ=⋅⋅=⎰⎰⎰⎰⎰⎰ππ4622ππ44(2sin )27sin cos d sin 4312θθθθθ===⎰. （14）【答案】2.【解答】由于二次型f 对应矩阵111131111⎛⎫⎪= ⎪ ⎪⎝⎭A ，()()111131140111λλλλλλλ−−−−=−−−=−−=−−−E A ， 得1230,1,4λλλ===，因此f 的正惯性指数为2.三、解答题：15～23小题,共94分．解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤．请将答案写在答题纸．．．指定位置上． （15）（本题满分10分）解：当0α时，220ln(1)d limlim ln(1)d xxx x t t x t t x αα−→+∞→+∞+=⋅+=+∞⎰⎰与已知矛盾，不和题意. 因为22230110000ln(1)d ln(1)1limlim lim lim 0xx x x x t t x x x x x x ααααααα++++−−−→→→→++===⋅=⎰， 所以30α−>，即3α<.又因为223201222ln(1)d ln(1)210lim lim lim lim(1)(1)1xx x x x xt t x x x x x x x ααααααααα−−−→+∞→+∞→+∞→+∞+++====−−+⎰， 所以32α−<，即1α>. 综上可得，13α<<.（16）（本题满分11分）解：对参数方程求导，得22d 1d ()d 1d yt t y x x t t−'==+， 2222222231d()12(1)(1)2141()d d (1)1(1)d t t t t t t t y x x t t t t t−+−−⋅+''=⋅=⋅=+++. 令()0y x '=，得1t =±. 当1t =时，得53x =，13y =−，0y ''>. 故13y =−为极小值. 当1t =−时，得1x =−，1y =，0y ''<. 故1y =为极大值. 令()0y x ''=，得0t =，13x y ==. 当0t <时，得13x <，0y ''<；当0t >时，13x >，0y ''>. 所以曲线()=y y x 的凸区间为1,3⎛⎫−∞ ⎪⎝⎭，凹区间为1,3⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭，11(,)33为拐点. （17）（本题满分9分） 解：[][]12,(),()()zf xy yg x y f xy yg x yg x x∂'''=⋅+⋅∂ []211112,()(,())(,())()zf xy yg x y f xy yg x x f xy yg x g x x y∂'''''⎡⎤=++⎣⎦∂∂ []{}22122(),()()[,()][,()]()g x f xy yg x yg x f xy yg x x f xy yg x g x '''''''+⋅+⋅+又()g x 在1x =可导，且为极值,所以(1)0g '=，所以，21111121d |(1,1)(1,1)(1,1).d d x y zf f f x y =='''''=++ （18）（本题满分10分）解: 由题当0x =时，有d 0,(0)1,tan d yy y xα'===. 方程d tan d y x α=两边对x 求导，可得222d d sec d d y x x αα⋅=① 由d d d d y x x α=,则①式可化为222d d d 1d d d y y y x x x⎡⎤⎛⎫+⋅=⎢⎥ ⎪⎝⎭⎢⎥⎣⎦，即方程()21y y y ''''=+ ② 令y p '=，有d d py py''=，则②式可化为3d d p p p p y =+ ③由于0y p '=≠，所以③变为2d 1d pp y=+ ④ 解方程④得1arctan p y C =+. 再有(0)0,(0)1,y y '==可得1π4C =. 所以，πtan 4y y ⎛⎫'=+⎪⎝⎭，分离变量，两边积分得2πsin e 4xy C ⎛⎫+= ⎪⎝⎭. 由(0)0y =，得22C =，因此π()4x y x =−.（19）（本题满分10分）证：（Ⅰ）设()()1ln 1,0,f x x x n ⎡⎤=+∈⎢⎥⎣⎦.显然()f x 在10,n⎡⎤⎢⎥⎣⎦上满足拉格朗日中值定理:()1111110ln 1ln1ln 1,0,1f f n n n n n ξξ⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫−=+−=+=⋅∈ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪+⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭当10,n ξ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭时，11111111101n n n nξ⋅<⋅<⋅+++,即111111n n n ξ<⋅<++，x111ln 11n n n⎛⎫<+< ⎪+⎝⎭. 结论得证.（Ⅱ）利用（Ⅰ）的结论,可以得到11ln(1)1n n <++，所以11ln 101n n ⎛⎫−+< ⎪+⎝⎭得到1n n a a +<，即数列{}n a 单调递减.因为，1111ln ln 1ln nnn k k a n n k k ==⎛⎫=−>+− ⎪⎝⎭∑∑，而，()11112341ln 1ln ln ln 1123nnk k k n n k k n ==++⎛⎫⎛⎫⎛⎫+==⋅⋅=+ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭∑∏， 所以，()1111ln ln 1ln ln 1ln 0nnn k k a n n n n k k ==⎛⎫=−>+−>+−> ⎪⎝⎭∑∑.（20）（本题满分11分） 解:（Ⅰ）12V V V =+()()12222112π2d π1d y y y y y −=−+−⎰⎰23212π3y y ⎛⎫=− ⎪⎝⎭+1321π3y y −⎛⎫− ⎪⎝⎭=π1534⎛⎫+− ⎪⎝⎭=9π4（Ⅱ）22d π(2)(1)d π(2)1(1)d W g y y y g y y y ρρ⎡⎤=−−+−−−⎣⎦12222112π(2)(1)d π(2)1(1)d W g y y y g y y y ρρ−⎡⎤=−−+−−−⎣⎦⎰⎰1232322112π(22)d (44)d g y y y y y y y y ρ−⎛⎫=−−++−+ ⎪⎝⎭⎰⎰11122432231222222111121112224π2243243yy y y y g yy ρ−−−−⎛⎫⎪=−−++−+ ⎪ ⎪⎝⎭27π8g ρ=.（21）（本题满分11分） 解：110d (,)d xyI x x yf x y y ''=⎰⎰1100d (,)d x x x ydf x y y '=⎰⎰ ()()111000d ,,d x x x x y f x y f x y y ⎡⎤''=−⎢⎥⎣⎦⎰⎰()11d (,1)(,)d x x x x f x f x y y ''=−⎰⎰.因为(,1)0f x =,所以(,1)0x f x '=.110d (,)d x I x x f x y y '=−⎰⎰1100d (,)d x y xf x y x '=−⎰⎰111000d (,)(,)d y xf x y f x y x ⎡⎤=−−⎢⎥⎣⎦⎰⎰1100d (1,)(,)d y f y f x y x ⎡⎤=−−⎢⎥⎣⎦⎰⎰ d (,)d Df x y x y =⎰⎰a =.（22）（本题满分11分）解:（Ⅰ）由于123,,ααα不能由123,,βββ线性表示，则对于123123(,,,,,)βββααα进行初等行变换：123123(,,,,,)βββααα= 11310112401313115a ⎛⎫ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭113101011112023014a ⎛⎫ ⎪→− ⎪ ⎪−⎝⎭113101011112005210a ⎛⎫ ⎪→− ⎪ ⎪−−⎝⎭. 当5a =时，1231231(,,)2(,,,)3r r =≠=ββββββα,此时，1α不能由123,,βββ线性表示，故5a =.（Ⅱ）对123123(,,,,,)αααβββ进行初等行变换:123123(,,,,,)=αααβββ101113013124115135⎛⎫ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭101113013124014022⎛⎫ ⎪→ ⎪ ⎪⎝⎭101113013124001102⎛⎫ ⎪→ ⎪ ⎪−−⎝⎭1002150104210001102⎛⎫ ⎪→ ⎪ ⎪−−⎝⎭.故112324=+−βααα，2122=+βαα，31235102=+−βααα.（23）（本题满分11分）解:（Ⅰ）设()()TT121,0,1,1,0,1=−=αα，则()()1212,,=−ααααA ，即1122,=−=ααααA A ，从而A 有特征值121,1λλ=−=，对应的特征向量分别为()1110k k ≠α，()2220k k ≠α. 由于()2A =R ,所以30λ=.由于A 是三阶实对称矩阵，故不同特征值对应的特征向量相互正交，设30λ=对应的特征向量为()T3123,,x x x =α，则T 13T230,0.⎧=⎨=⎩αααα即13130,0.x x x x −=⎧⎨+=⎩ 解此方程组，得()T30,1,0=α,故30λ=对应的特征向量为()3330k k ≠α.故A 的所有特征值为1231,1,0λλλ=−==，对应的特征向量分别为()1110k k ≠α，()2220k k ≠α和()3330k k ≠α.（Ⅱ）由于不同特征值对应的特征向量已经正交，只需单位化：))()T T T3121231231,0,1,1,0,1,0,1,0==−====αααβββααα. 令()123,,=βββQ ，则T110−⎛⎫⎪== ⎪ ⎪⎝⎭ΛQ AQ ， T =A Q QΛ022012200110220010022⎛⎫−⎛⎫ ⎪ ⎪ ⎪−⎛⎫ ⎪ ⎪ ⎪= ⎪ ⎪ ⎪⎪ ⎪ ⎪⎝⎭ ⎪ ⎪− ⎪ ⎪⎝⎭⎪⎝⎭222200002201022⎛⎫−⎛⎫ ⎪− ⎪ ⎪⎪ ⎪= ⎪ ⎪⎪ ⎪⎪ ⎪⎪ ⎪⎝⎭ ⎪⎝⎭001000100⎛⎫⎪= ⎪⎪⎝⎭.。
2011-数二真题、标准答案及解析
0
0
0
小关系是( )
(A) I J K ． (B) I K J ． (C) J I K ． (D) K J I ． (7) 设 A 为 3 阶矩阵，将 A 的第 2 列加到第 1 列得矩阵 B ，再交换 B 的第 2 行与第 3
1 0 0
1 0 0
行得单位矩阵，记
P1
=
1
1
0
，
P2
2 = (1, 2,3)T ， 3 = (3, 4, a)T 线性表示． (I) 求 a 的值； (II) 将 1, 2 , 3 由1,2 ,3 线性表示．
(23) (本题满分 11 分)
1 1 −1 1
A 为三阶实对称矩阵，
A
的秩为
2，即 r ( A)
=
2 ，且
A
0
0
=
0
0 ．
−1 1 1 1
(A) k = 1, c = 4 ． (B) k = 1, c = −4 ． (C) k = 3, c = 4 ． (D) k = 3, c = −4 ．
( ) x2 f ( x) − 2 f x3
(2) 已知 f ( x) 在 x = 0 处可导，且 f (0) = 0 ，则 lim x→0
x3
=(
)
(A) −2 f (0) ． (B) − f (0) ．
(C) f (0) ．
(D) 0．
(3) 函数 f (x) = ln (x −1)(x − 2)(x − 3) 的驻点个数为( )
(A) 0．
(B) 1．
(C) 2．
(4) 微分方程 y − 2 y = ex + e−x ( 0) 的特解形式为( )
2011年考研数学二真题及答案解析
2011年考研数学二真题及答案解析2011年考研数学二真题及答案解析一、选择题部分1. 如图，矩形OABC中，AB=4，BC=3，M为BC的中点，点D，E分别在AO，CO上，满足AD=CE，连接DE、BM相交于F。
则DE/AB的值等于（）。
A．1/3 B．1/4 C．1/2 D．2/3答案：A解析：根据题意，首先连接AM，然后用面积比解法。
设矩形OABC的面积为S，则S=AB×BC=12。
由于AD=CE，所以AM=CM，即BM=1.5，MF=BM/2=0.75。
在ΔABF中，AF是BM的中线，所以AF=BM/2=0.75。
设AC与DE交点为G，则AG=(BC+DE)/2=3+DE/2。
在ΔEBG中，EF是AM的中线，所以EF=AM/2=1.25。
因此，S[DEFG]/S[OABC]=[1-(MF/BC)]×[1-(EF/AB)]=2/3。
所以DE/AB=[S[DEFG]/S[OABC]]1/2=1/3。
2. 若（cosx+sinx）tanx=3，则tan3x的值为（）。
A．1/2 B．1/3 C．1 D．3答案：D解析：将（cosx+sinx）tanx=3变形为cosx/(sinx+1/cosx)=3/sin^2(x)。
设y=sin(x)，则cos(x)=√(1-y^2)，所以上式化为(y+1/√(1-y^2))√(1-y^2)=3/y^2。
整理得y^5+3y^4+3y^3-8=0。
由于y=0不是方程的解，所以可将其化为(y+1)^3=y^2+3y+8/3。
又因为y^2+3y+8/3=(y+3/2)^2+7/12>0，所以y只可能为y=-1或y=-1/2。
当y=-1时，得cos(x)=0，sin(x)=-1，此时tan3x不存在。
当y=-1/2时，得cos(x)=√(1-1/4)=√3/2，sin(x)=-1/2。
因此sin(3x)=3sin(x)-4sin^3(x)=-3/4，cos(3x)=4cos^3(x)-3cos(x)=-1/2。
2011年考研数学二考试真题试题及答案
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2011 全国硕士研究生入学统一考试数学二真题答案解析
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2011 年考研数学二考试真题试题及答案
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Hale Waihona Puke 时代学习网——职业人士网上考试辅导学习的家园 ，资料由本站网上收集整理。
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考研数学二真题2011年
2011年全国硕士研究生入学统一考试数学二试题一、选择题：下列每题给出的四个选项中。
只有一个选项符合题目要求．(1) 已知当x→0时f(x)=3sinx-sin3x与cx k是等价无穷小，则( )．(A) k=1，c=4 (B) k=1，c=-4(C) k=3，c=4 (D) k=3，c=-4(2) 已知f(x)在x=0处可导，且f(0)=0．则=( )．(A) -2f'(0) (B) -f'(0)(C) f'(0) (D) 0(3) 函数f(x)=ln|(x-1)(x-2)(x-3)|的驻点个数为( )．(A) 0 (B) 1(C) 2 (D) 3(4) 微分方程y"-λ2y=eλx+e-λx(λ＞0)的特解形式为( )．(A) a(eλx+e-λx) (B) ax(eλx+e-λx)(C) x(aeλx+be-λx) (D) x2(aeλx+be-λx)(5) 设函数f(x)，g(x)均有二阶连续导数，满足f(0)＞0，g(0)＜0，且f'(0)=g'(0)=0．则函数Z=f(x)g(y)在点(0，0)处取得极小值的一个充分条件是( )．(A) f"(0)＜0，g"(0)＞0 (B) f"(0)＜0，g"(0)＜0(C) f"(0)＞0，g"(0)＞0 (D) f"(0)＞0，g"(0)＜0(6) 设．则I，J，K 的大小关系是( )．(A) I＜J＜K (B) I＜K＜J(C) J＜I＜K (D) K＜J＜I(7) 设A为三阶矩阵，将A的第2列加到第1列得矩阵B．再交换B的第2行与第3行得单位矩阵，记，则A=( )．(A) P1P2(B)(C) P2P1(D)(8) 设A=(α1，α2，α3，α4)是四阶矩阵，A*为A的伴随矩阵，若(1，0，1，0)是方程组Ax=0的一个基础解系，则A*x=0的基础解系可为( )．(A) α1，α3(B) α1，α2(C) α1，α2，α3(D) α2，α3，α4二、填空题(9) =______．(10) 微分方程y'+y=e-x cosx满足条件y(0)=0的解为y=______．(11) 曲线的弧长s=______．(12) 设函数则=______．(13) 设平面区域D由直线y=x，圆x2+y2=2y及y轴所组成，则二重积分=______．(14) 二次型f(x1，x2，x3)=，则f的正惯性指数为______．三、解答题解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤．(15) 已知函数．设，试求α的取值范围．(16) 设函数y=y(x)由参数方程确定，求y=y(x)的极值和曲线y=y(x)，的凹凸区间及拐点．(17) 设函数Z=f(xy，yg(x))，其中函数f具有二阶连续偏导数，函数g(x)可导且在x=1处取得极值g(1)=1，求(18) 设函数y(x)具有二阶导数，且曲线l：y=y(x)与直线y=x相切于原点，记α为曲线l在点(x，y)外切线的倾角，若．求y(x)的表达式．(19) ①证明：对任意的正整数n，都有成立．② 设(n=1，2，…)，证明数列{an)收敛．(20) 一容器的内侧是由图中曲线y轴旋转一周而成的曲面，该曲线由x2+y2=2y(y≥)与x2+y2=1(y≤)连接而成．(Ⅰ) 求容器的容积；(Ⅱ) 若将容器内盛满的水从容器顶部全部抽出，至少需要做多少功?(长度单位：m．重力加速度为gm/s2，水的密度为103kg/m3)．(21) 已知函数f(x，y)具有二阶连续偏导数，且f(1，y)=0，f(x，1)=0，．其中D={(x，y)}0≤x≤1，0≤y≤1)，计算二重积分(22) 设向量组α1=(1，0，1)T，α2=(0，1，1)T，α3=(1，3，5)T，不能由向量组β1=(1，1，1)T，β2=(1，2，3)T，β3=(3，4，a)T线性表示(Ⅰ) 求a的值；(Ⅱ) 将β1，β2，β3用α1，α2，α3线性表示．(23) 设A为三阶实矩阵，A的秩为2，且(Ⅰ) 求A的特征值与特征向量；(Ⅱ) 求矩阵A．2011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)[考点] 无穷量的比较[答案解析] 因为，所以f(x)=4x3+o(x3)～4x3，于是c=4，k=3，故选(C)．(2)[考点] 导数的定义[答案解析]，故选(B)．(3)[考点] 确定f'(x)的零点个数[答案解析] 求出f'(x)：由判别式122-4×3×11=12＞0，3x2-12x+11有两个零点(不是x=1，x=2，x=3)，因此f(x)有两个驻点．故选(C)．(4)[考点] 微分方程的求解[答案解析] 原方程对应的齐次方程的特征方程y2-λ2=0，解得y1=λ y2=-λ，则y"-λ2y=eλx的特解y1=xeλx C1y"-λ2y=eλx的特解y2=xe-λx C2故原方程的特解 y=x(C1eλx+C2e-λx) 故选(C)．(5)[考点] 利用导数求函数的极值[答案解析] z=f(x)g(y)在(0，0)点，A=f"(0)g(0)B=f'(0)g'(0)=0 C=f(0)g"(0)AC-B2＞0且A＞0f"(0)＜0，g"(0)＞0故选(A)．(6)[考点] 定积分的计算[答案解析] sinx＜eosx＜1＜cotx 则lnsinx＜lncosx＜0＜lncotx故即 I＜K＜J 故选(B)．(7)[考点] 矩阵的初等变换[答案解析] 显然P2AP1=E，，因为，所以，故选(D)．(8)[考点] 线性方程组的基础解系[答案解析] 因为Ax=0基础解系含一个线性无关的解向量，所以r(A)=3，于是r(A*)=1，故A*x=0基础解系含3个线性无关的解向量，又A*A=|A|E=0且r(A)=3，所以A的列向量组中含A*x=0的基础解系，因为(1，0，1，0)T是方程组Ax=0的基础解系，所以α1+α3=0，故α1，α2，α4或α2，α3，α4线性无关，显然α2，α3，α4为A*x=0的一个基础解系，故选(D)．(9)[考点] 极限的计算[答案解析](10) e-x sinx[考点] 一阶微分方程求解[答案解析](C+sinx)，由于y(0)=0，则C=0，故y=e-x sinx．(11)[考点] 曲线积分的计算[答案解析](12)[考点] 反常积分计算[答案解析](13)[考点] 二重积分的计算[答案解析](14) 2[考点] 二次型[答案解析]特征值λ1=0，λ2=1，λ3=4，f惯性指数为2．三、解答题(15) [考点] 极限的逆问题[答案解析] 当a=0时，因为，所以结论不正确；当a＜0时，因为，所以结论也不正确；当a＞0时，所以a＜3，于是1＜a＜3．(16)[考点] 利用导数求函数的凹凸区间及拐点[答案解析]当t=1时，因为，所以当t=-1即x=-1时，函数取极大值y=1．当t=1时，因为，所以当t=1即时，函数取极小值．令得t=0，当t＜0时，，当t＞0时当t＜0时即时，函数为凸函数，当t＞0即时，函数为凹函数．(17)[考点] 二元函数求偏导[答案解析] 由g(x)可导且在x=1处取极值g(1)=1，所以g'(1)=0．(18)[考点] 利用导数求曲线的切线[答案解析] ，两边对x得，即(1+y'2)y'=y"，于是有令y'=P，则，于是有，变量分离得，两边积分得由P(0)=1得，代入得解出由y(0)=0．面积分得：(19)[考点] 数列与积分中值定理综合题[答案解析] 证明：①f(x)=ln(1+x)在应用中值定理其中②其中易知a n+1-an ＜0，则an+1＜an即{an}单调递减又所以{an }单调递减有界，故{an}收敛．(20)[考点] 积分的应用[答案解析] (Ⅰ)(Ⅱ)(21)[考点] 二重积分的计算[答案解析]于是(22)[考点] 向量的线性相关性[答案解析] (Ⅰ) 因为，所以r(α1，α2，α3)=3又因为α1，α2，α3不能由β1，β2，β3线性表示，所以r(β1，β2，β3)＜3，于是|β1，β2，β3|=0，解得a=5．(Ⅱ)于是(23)[考点] 矩阵的特征值、特征向量[答案解析] (Ⅰ) 易知特征值-1对应的特征向量为特征值1对应的特征向量为，由r(A)=2知A的另一个特征值为0．因为实对称矩阵不同特征值得特特向量正交，从而特征值0对应的特征向量为故矩阵A的特征值为1，-1，0；特征值向量依次为k1(1，0，1)T，k2(1，0，-1)T，k3(0，1，0)T，其中k1，k2，k3均是不为O的任意常数．(Ⅱ) 由得。
全国硕士研究生入学统一考试数学二真题2011年_真题(含答案与解析)-交互
全国硕士研究生入学统一考试数学二真题2011年(总分150, 做题时间180分钟)[*]1.SSS_SIMPLE_SINA B C D该题您未回答:х该问题分值: 4答案:C2.SSS_SIMPLE_SINA B C D该题您未回答:х该问题分值: 4答案:B3.SSS_SIMPLE_SINA B C D该题您未回答:х该问题分值: 4答案:C4.SSS_SIMPLE_SINA B C D该题您未回答:х该问题分值: 4答案:C5.SSS_SIMPLE_SINA B C D该题您未回答:х该问题分值: 4答案:A6.SSS_SIMPLE_SINA B C D该题您未回答:х该问题分值: 4答案:B7.SSS_SIMPLE_SINA B C D该题您未回答:х该问题分值: 4答案:D8.SSS_SIMPLE_SINA B C D该题您未回答:х该问题分值: 4答案:D[*]1.SSS_FILL该题您未回答:х该问题分值: 4答案:2.SSS_FILL该题您未回答:х该问题分值: 4答案:3.SSS_FILL该题您未回答:х该问题分值: 4答案:4.SSS_FILL该题您未回答:х该问题分值: 4答案:5.SSS_FILL该题您未回答:х该问题分值: 4答案:6.SSS_FILL该题您未回答:х该问题分值: 4答案:[*][*]1.SSS_TEXT_QUSTI该题您未回答:х该问题分值: 10答案:2.SSS_TEXT_QUSTI该题您未回答:х该问题分值: 11答案:3.SSS_TEXT_QUSTI该题您未回答:х该问题分值: 9答案:4.SSS_TEXT_QUSTI该题您未回答:х该问题分值: 10答案:5.SSS_TEXT_QUSTI该题您未回答:х该问题分值: 10答案:6.SSS_TEXT_QUSTI该题您未回答:х该问题分值: 11答案:7.SSS_TEXT_QUSTI该题您未回答:х该问题分值: 11答案:8.SSS_TEXT_QUSTI该题您未回答:х该问题分值: 11答案:9.SSS_TEXT_QUSTI该题您未回答:х该问题分值: 11答案:1。
2011年全国硕士研究生入学统一考试考研数学二真题及详解【圣才出品】
【考点】定积分值大小的比较
【解析】x∈（0，π/4），有 sinx＜cosx＜1＜cotx，则 lnsinx＜lncosx＜0＜lncotx，故 π
J 4 ln cot xdx 0 0
4 / 22
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π
π
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C．x（aeλx＋be－λx）
D．x2（aeλx＋be－λx）
【答案】C
【考点】微分方程特解的求法
【解析】原方程对应的齐次方程的特征方程 y2－λ2＝0，解得 y1＝λ，y2＝－λ，则 y″－ λ2y＝eλx 的特解 y1＝C1xeλx；y″－λ2y＝eλx 的特解 y2＝C2xe－λx。故原方程的特解 y＝x（C1eλx＋ C2e－λx）。故选 C 项。
3 / 22
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C＝∂2z/∂y2＝f（x）g″（y）
在（0，0）点，A＝f″（0）g（0），B＝f′（0）g′（0）＝0，C＝f（0）g″（0）。由
z x
(0,0)
z y
(0,0)
0
可得，（0，0）是 z＝f（x）g（y）可能的极值点。若 z＝f（x）g（y）在（0，0）有极
5 / 22
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A．α1，α3
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B．α1，α2
C．α1，α2，α3
D．α2，α3，α4
【答案】D
【考点】基础解系的求法
【解析】因为 Ax＝0 基础解系含一个线性无关的解向量，所以 r（A）＝3，于是 r（A*）
＝1，故 A*x＝0 基础解系含 3 个线性无关的解向量。又 A*A＝|A|E＝0 且 r（A）＝3，所以 A
2011考研数学二真题
第4 页 共9 页
明、证明过程或演算步骤 .
∫x ln(1 + t2 )dt
（ 15）（本题满分 10 分）已知函数 F (x ) = 0 x3a
，设
lim x→+∞ F ( x) = lim x→0+ F ( x) = 0 ，试求 a 的取值范围。
解：由 lim x→+∞ F ( x) = 0 ，所以至少 a > 0
所以 tan α= dy dx
，两边同时对
x 求导数，得
sec2
αdα = dx
d2y dx2
由题知
dα dy = ，并且
sec2 α= 1+ tan2 α所以得微分方程
dx dx
?d 2y
? ??
dx
2
?
= dy + ( dy )3, dx dx
y(0) = 0,
此方程是不显含
（ 5） 设 函 数 f ( x), g ( x) 均 有 二 阶 连 续 导 数 ， 满 足 f (0) > 0, g(0) < 0 ， 且
f ′(0) = g′(0) = 0 ，则函数 z = f ( x) g( y) 在点 (0,0) 处取得极小值的一个充分条件
是（
）
（ A ） f ′(0′) < 0, g′(0′) > 0
4t
( ) 解： dx = t2 +1 ， dx2 = t 2 +1 3
当
t
= 1时，
x=
5
，
y
=
-
1
是极小值
3
3
当 t = - 1时， x = - 1 ， y = 1是极大值
2011考研数学二真题及答案解析】
2011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．下列每题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求的，请将所选项前的字母填在答题纸．．．指定位置上．) (1) 已知当0x →时，()3sin sin3f x x x =-与k cx 是等价无穷小，则( ) (A) 1,4k c ==． (B) 1,4k c ==-． (C) 3,4k c ==． (D) 3,4k c ==-．(2) 已知()f x 在0x =处可导，且()00f =，则()()2332limx x f x f x x →-=( )(A) ()20f '-． (B) ()0f '-． (C) ()0f '． (D) 0． (3) 函数()ln (1)(2)(3)f x x x x =---的驻点个数为( )(A) 0． (B) 1． (C) 2． (D) 3． (4) 微分方程2(0)xx y y e e λλλλ-''-=+>的特解形式为( )(A) ()xx a ee λλ-+． (B) ()x x ax e e λλ-+． (C) ()xx x aebe λλ-+． (D) 2()x x x ae be λλ-+．(5) 设函数(),()f x g x 均有二阶连续导数，满足(0)0,(0)0,f g ><且(0)(0)0f g ''==，则函数()()z f x g y =在点(0,0)处取得极小值的一个充分条件是( )(A) (0)0,(0)0.f g ''''<> (B) (0)0,(0)0.f g ''''<< (C) (0)0,(0)0.f g ''''>> (D) (0)0,(0)0.f g ''''><(6) 设4ln sin I x dx π=⎰，40ln cot J x dx π=⎰，40ln cos K x dx π=⎰，则,,I J K 的大小关系是( )(A) I J K <<． (B) I K J <<． (C) J I K <<． (D) K J I <<． (7) 设A 为3阶矩阵，将A 的第2列加到第1列得矩阵B ，再交换B 的第2行与第3行得单位矩阵，记1100110001P ⎛⎫ ⎪= ⎪ ⎪⎝⎭，2100001010P ⎛⎫ ⎪= ⎪ ⎪⎝⎭，则A =( ) (A) 12P P ． (B) 112P P -． (C) 21P P ． (D) 121PP -． (8) 设1234(,,,)A αααα=是4阶矩阵，*A 为A 的伴随矩阵，若(1,0,1,0)T是方程组0Ax =的一个基础解系，则*0A x =的基础解系可为( )(A) 13,αα． (B) 12,αα． (C) 123,,ααα． (D) 234,,ααα． 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) 1012lim()2x x x →+= ． (10) 微分方程'cos xy y e x -+=满足条件(0)0y =的解为 ．(11) 曲线0tan (0)4xy tdt x π=≤≤⎰的弧长s = ．(12) 设函数,0,()0,0,0,x e x f x x λλλ-⎧>=>⎨≤⎩则()xf x dx +∞-∞=⎰ ． (13) 设平面区域D 由直线,y x =圆222x y y +=及y 轴围成，则二重积分Dxyd σ=⎰⎰ ．(14) 二次型222123123121323(,,)3222f x x x x x x x x x x x x =+++++，则f 的正惯性指数为 ．三、解答题(15～23小题，共94分．请将解答写在答题纸．．．指定位置上．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)已知函数20ln(1)()xat dt F x x+=⎰，设0lim ()lim ()0,x x F x F x +→+∞→==试求a 的取值范围． (16) (本题满分11分)设函数()y y x =由参数方程3311,3311,33x t t y t t ⎧=++⎪⎪⎨⎪=-+⎪⎩确定，求()y y x =的极值和曲线()y y x =的凹凸区间及拐点．(17) (本题满分9分)设函数(,())z f xy yg x =，其中函数f 具有二阶连续偏导数，函数()g x 可导且在1x =处取得极值(1)1g =，求211x y zx y==∂∂∂．(18) (本题满分10分)x设函数()y x 具有二阶导数，且曲线:()l y y x =与直线y x =相切于原点，记α为曲线l 在点(,)x y 处切线的倾角，若,d dydx dxα=求()y x 的表达式． (19) (本题满分10分)(I)证明：对任意的正整数n ，都有111ln(1)1n n n<+<+ 成立． (II)设111ln (1,2,)2n a n n n=+++-=，证明数列{}n a 收敛． (20) (本题满分11分)一容器的内侧是由图中曲线绕y 轴旋转一周而成的曲面，该曲线由2212()2x y y y +=≥与2211()2x y y +=≤连接而成的．(I) 求容器的容积；(II) 若将容器内盛满的水从容器顶部全部抽出，至少需要做多少功？(长度单位：m ，重力加速度为2/gm s ，水的密度为3310/kg m )．图１(21) (本题满分11分)已知函数(,)f x y 具有二阶连续偏导数，且(1,)0f y =，(,1)0f x =，(,)Df x y dxdy a =⎰⎰，其中{}(,)|01,01D x y x y =≤≤≤≤，计算二重积分(,)xyDI xy f x y dxdy ''=⎰⎰．(22) (本题满分11分)设向量组123(1,0,1),(0,1,1),(1,3,5)T T T ααα===，不能由向量组1(1,1,1)Tβ=，2(1,2,3)T β=，3(3,4,)T a β=线性表示．(I) 求a 的值；(II) 将123,,βββ由123,,ααα线性表示． (23) (本题满分11分)A 为三阶实对称矩阵，A 的秩为2，即()2r A =，且111100001111A -⎛⎫⎛⎫⎪ ⎪= ⎪ ⎪ ⎪ ⎪-⎝⎭⎝⎭．(I) 求A 的特征值与特征向量；(II) 求矩阵A ．2011年全国硕士研究生入学统一考试数学二试题答案一、选择题(1～8小题，每小题4分，共32分．下列每题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求的，请将所选项前的字母填在答题纸．．．指定位置上．) (1)【答案】(C)． 【解析】因为03sin sin 3limk x x x cx →-03sin sin cos 2cos sin 2lim k x x x x x xcx→--= 304lim 1k x cx-→==．所以4,3c k ==，故答案选(C)． (2)【答案】(B)．【解析】()()2332limx x f x f x x →-()()()0200f f f '''=-=-．故答案选(B)． (3)【答案】(C)．【解析】()ln 1ln 2ln 3f x x x x =-+-+-令'()0f x =，得1,2x =，故()f x 有两个不同的驻点． (4)【答案】(C)．【解析】微分方程对应的齐次方程的特征方程为220r λ-=，解得特征根12r r λλ==-,．所以非齐次方程2x y y e λλ''-=有特解1x y x a e λ=⋅⋅,非齐次方程2xy y eλλ-''-=有特解2xy x b e λ-=⋅⋅，故由微分方程解的结构可知非齐次方程2xx y y ee λλλ-''-=+可设特解().x x y x ae be λλ-=+(5)【答案】(A)． 【解析】由题意有()()zf xg y x∂'=∂， ()()z f x g y y ∂'=∂所以，()0,0(0)(0)0zf g x ∂'==∂，()0,0(0)(0)0z f g y ∂'==∂，即()0,0点是可能的极值点．又因为22()()zf xg y x∂''=∂，2()()z f x g y x y ∂''=∂∂，22()()z g y f x y ∂''=∂， 所以，2(0,0)2|(0)(0)zA f g x∂''==⋅∂，2(0,0)|(0)(0)0z B f g x y α''==⋅=∂∂，2(0,0)2|(0)(0)zC f g y∂''==⋅∂，根据题意由()0,0为极小值点，可得20,AC B A C -=⋅>且(0)(0)0A f g ''=⋅>，所以有(0)(0)0.C f g ''=⋅>由题意(0)0,(0)0f g ><，所以(0)0,(0)0f g ''''<>，故选(A)．(6)【答案】(B)． 【解析】因为04x π<<时， 0sin cos 1cot x x x <<<<，又因ln x 是单调递增的函数，所以lnsin lncos lncot x x x <<． 故正确答案为(B)． (7)【答案】 (D)．【解析】由于将A 的第2列加到第1列得矩阵B ，故100110001A B ⎛⎫ ⎪= ⎪ ⎪⎝⎭， 即1AP B =，11A BP-=． 由于交换B 的第2行和第3行得单位矩阵，故100001010B E ⎛⎫⎪= ⎪ ⎪⎝⎭， 即2,P B E =故122B P P -==．因此，121A P P -=，故选(D)．(8)【答案】(D)．【解析】由于(1,0,1,0)T是方程组0Ax =的一个基础解系，所以(1,0,1,0)0TA =，且()413r A =-=，即130αα+=，且0A =．由此可得*||A A A E O ==，即*1234(,,,)A O =αααα，这说明1234,,,αααα是*0A x =的解．由于()3r A =，130αα+=，所以234,,ααα线性无关．又由于()3r A =，所以*()1r A =，因此*0A x =的基础解系中含有413-=个线性无关的解向量．而234,,ααα线性无关，且为*0A x =的解，所以234,,ααα可作为*0A x =的基础解系，故选(D)．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)． 【解析】原式=0121lim (1)2x x x e→+-00212ln 21limlimln 2222x x x x x eee→→-⋅====(10)【答案】sin xy e x -=．【解析】由通解公式得(sin )xe x C -=+．由于(0)0,y =故C =0．所以sin xy ex -=．(11)【解析】选取x 为参数，则弧微元sec ds xdx ===所以440sec ln sec tan ln(1s xdx x x ππ==+=⎰． (12)【答案】1λ． 【解析】原式0x x x e dx xde λλλ+∞+∞--==-⎰⎰01111limlim x x x x e e e λλλλλ→+∞→+∞⎛⎫=---= ⎪⎝⎭． (13)【答案】712． 【解析】原式2sin 2sin 322044cos sin cos sin d r r rdr r d r dr ππθθππθθθθθθ=⋅=⋅⎰⎰⎰⎰66447sin 612ππθ==． (14)【答案】2．【解析】方法1：f 的正惯性指数为所对应矩阵的特征值中正的个数．二次型f 对应矩阵为111131111A ⎛⎫ ⎪= ⎪ ⎪⎝⎭．()()321412λλλλλλ--==----，故1230,1,4λλλ===．因此f 的正惯性指数为2．方法2：f 的正惯性指数为标准形中正的平方项个数．()2212322x x x x =+++，令11232233,,,y x x x y x y x =++⎧⎪=⎨⎪=⎩则22122f y y =+，故f 的正惯性指数为2． 三、解答题(15～23小题，共94分．请将解答写在答题纸．．．指定位置上．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)【解析】如果0a ≤时，220(1)limlim ln(1)xxaax x ln t dt x t dt x-→+∞→+∞+=⋅+=+∞⎰⎰，显然与已知矛盾，故0a >．当0a >时，又因为22230110000ln(1)ln(1)1limlim lim lim 0xaaa a x x x x t dt x x x x ax ax a ++++---→→→→++===⋅=⎰． 所以30a ->即3a <．又因为223201222ln(1)ln(1)210lim lim lim lim (1)(1)1xa a a a x x x x x t dt x x x x ax a a x a a x ---→+∞→+∞→+∞→+∞+++====--+⎰所以32a -<，即1a >，综合得13a <<．(16) (本题满分11分)【解析】因为221()1dyt dt y x dx t dt-'==+， 令()0y x '=得1t =±， 当1t =时，53x =，13y =-，此时0y ''>，所以13y =-为极小值．当1t =-时，1x =-，1y =，此时0y ''<，所以1y =为极大值． 令()0y x ''=得0t =，13x y ==． 当0t <时，13x <，此时0y ''<；当0t >时，13x >，此时0y ''>．所以曲线的凸区间为13⎛⎫-∞ ⎪⎝⎭，，凹区间为13⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭，，拐点为11(,)33． (17) (本题满分9分) 【解析】[],()z f xy yg x =[]{}21222(),()()[,()][,()]()g x f xy yg x yg x f xy yg x x f xy yg x g x '''''''+⋅+⋅+． 因为()g x 在1x =可导，且为极值,所以(1)0g '=，则21111121|(1,1)(1,1)(1,1)x y d zf f f dxdy =='''''=++． (18) (本题满分10分)【解析】由题意可知当0x =时，0y =，'(0)1y =，由导数的几何意义得tan y α'=,即arctan y α'=，由题意()arctan d dyy dx dx '=，即21y y y '''='+． 令y p '=，y p '''=，则21p p p '=+，3dpdx p p=+⎰⎰，即 21dp p dp dx p p -=+⎰⎰⎰，211ln ||ln(1)2p p x c -+=+，即2211x p ce -=-． 当0x =，1p =，代入得2c =，所以'y =则0()(0)t xxy x y -==⎰⎰004t t xx π===⎰．又因为(0)0y =，所以()arcsin 24x y x e π=-． (19) (本题满分10分)【解析】(Ⅰ)设()()1ln 1,0,f x x x n⎡⎤=+∈⎢⎥⎣⎦显然()f x 在10,n ⎡⎤⎢⎥⎣⎦上满足拉格朗日的条件，所以10,n ξ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭时， 11111111101n n n nξ⋅<⋅<⋅+++，即：111111n n n ξ<⋅<++， 亦即：111ln 11n n n⎛⎫<+< ⎪+⎝⎭． 结论得证．（II ）设111111ln ln 23nn k a n n n k==++++-=-∑． 先证数列{}n a 单调递减．()111111111ln 1ln ln ln 1111n n n n k k n a a n n k k n n n n ++==⎡⎤⎡⎤⎛⎫⎛⎫-=-+--=+=-+ ⎪ ⎪⎢⎥⎢⎥+++⎝⎭⎝⎭⎣⎦⎣⎦∑∑，利用（I ）的结论可以得到11ln(1)1n n <++，所以11ln 101n n ⎛⎫-+< ⎪+⎝⎭得到1n n a a +<，即数列{}n a 单调递减．再证数列{}n a 有下界．1111ln ln 1ln nnn k k a n n k k ==⎛⎫=->+- ⎪⎝⎭∑∑，()11112341ln 1ln ln ln 1123nnk k k n n k k n ==++⎛⎫⎛⎫⎛⎫+==⋅⋅=+ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭∑∏， ()1111ln ln 1ln ln 1ln 0nnn k k a n n n n k k ==⎛⎫=->+->+-> ⎪⎝⎭∑∑．得到数列{}n a 有下界．利用单调递减数列且有下界得到{}n a 收敛． (20) (本题满分11分)【解析】(I)容器的容积即旋转体体积分为两部分232123y y π⎛⎫=- ⎪⎝⎭+13213y y π-⎛⎫- ⎪⎝⎭=π1534⎛⎫+- ⎪⎝⎭=94π．(II) 所做的功为3271033758g g ππ⨯==．(21) (本题满分11分)【解析】因为(,1)0f x =，(1,)0f y =，所以(,1)0x f x '=．1100(1,)(,)dy f y f x y dx ⎡⎤=--⎢⎥⎣⎦⎰⎰(,)Df x y dxdy =⎰⎰a =． (22) (本题满分11分)【解析】(I)由于123,,ααα不能由123,,βββ线性表示，对123123(,,,,,)βββααα进行初等行变换：113101011112023014a ⎛⎫ ⎪→- ⎪ ⎪-⎝⎭113101011112005210a ⎛⎫ ⎪→- ⎪ ⎪--⎝⎭． 当5a =时，1231231(,,)2(,,,)3r r ββββββα=≠=，此时，1α不能由123,,βββ线性表示，故123,,ααα不能由123,,βββ线性表示．(II)对123123(,,,,,)αααβββ进行初等行变换：1002150104210001102⎛⎫ ⎪→ ⎪ ⎪--⎝⎭， 故112324βααα=+-，2122βαα=+，31235102βααα=+-． (23) (本题满分11分)【解析】(I)由于111100001111A -⎛⎫⎛⎫⎪ ⎪= ⎪ ⎪ ⎪ ⎪-⎝⎭⎝⎭，设()()121,0,1,1,0,1T T αα=-=，则()()1212,,A αααα=-，即1122,A A αααα=-=，而120,0αα≠≠，知A 的特征值为121,1λλ=-=，对应的特征向量分别为()1110k k α≠，()2220k k α≠．由于()2r A =，故0A =，所以30λ=．由于A 是三阶实对称矩阵，故不同特征值对应的特征向量相互正交，设30λ=对应的特征向量为()3123,,Tx x x α=，则13230,0,T T ⎧=⎨=⎩αααα即13130,0x x x x -=⎧⎨+=⎩．解此方程组，得()30,1,0Tα=，故30λ=对应的特征向量为()3330k k α≠． (II) 由于不同特征值对应的特征向量已经正交，只需单位化：))()3121231231,0,1,1,0,1,0,1,0T T T αααβββααα==-====． 令()123,,Q βββ=，则110T Q AQ -⎛⎫⎪=Λ= ⎪ ⎪⎝⎭，2200010000000100010022⎛-⎛⎫ ⎪⎪⎛⎫ ⎪⎪ ⎪== ⎪⎪ ⎪ ⎪⎪ ⎪⎝⎭ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭ ⎪⎝⎭．。