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2008年考研數(shù)學(xué)一試題分析、詳解和評注
一、選擇題:(本題共8小題,每小題4分,共32分. 每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,只有一項(xiàng)符合題目要求,把所選項(xiàng)前的字母填在題后的括號內(nèi))
(1)設(shè)函數(shù),則的零點(diǎn)個(gè)數(shù)為【 】
(A) 0. (B) 1. (C) 2. (D) 3.
【答案】應(yīng)選(B).
【詳解】.
顯然在區(qū)間上連續(xù),且,由零點(diǎn)定理,知至少有一個(gè)零點(diǎn).
又,恒大于零,所以在上是單調(diào)遞增的.又因?yàn)?,根?jù)其單調(diào)性可知,至多有一個(gè)零點(diǎn).
故有且只有一個(gè)零點(diǎn).故應(yīng)選(B).
(2)函數(shù)在點(diǎn)
2、(0,1)處的梯度等于【 】
(A) (B) . (C) . (D) .
【答案】 應(yīng)選(A).
【詳解】因?yàn)椋?
所以,,于是.故應(yīng)選(A).
(3)在下列微分方程中,以(為任意的常數(shù))為通解的是【 】
(A) . (B) .
(C) . (D) .
【答案】 應(yīng)選(D).
【詳解】由,可知其特征根為
,,故對應(yīng)的特征值方程為
所以所求微分方程為.應(yīng)選(D).
(4)設(shè)函數(shù)在內(nèi)單調(diào)有界,為數(shù)列,下列命題正確的是【
3、 】.
(A) 若收斂,則收斂 (B) 若單調(diào),則收斂
(C) 若收斂,則收斂. (D) 若單調(diào),則收斂.
【答案】 應(yīng)選(B).
【詳解】若單調(diào),則由函數(shù)在內(nèi)單調(diào)有界知,若單調(diào)有界,因此若收斂.故應(yīng)選(B).
(5)設(shè)為階非零矩陣,為階單位矩陣.若,則【 】
則下列結(jié)論正確的是:
(A) 不可逆,則不可逆. (B) 不可逆,則可逆.
(C) 可逆,則可逆. (D) 可逆,則不可逆.
【答案】應(yīng)選(C).
【詳解】故應(yīng)選(C).
,.
故,均可逆.故應(yīng)選(C).
(6)設(shè)為3階實(shí)對稱
4、矩陣,如果二次曲面方程在正交變換下的標(biāo)準(zhǔn)方程的圖形如圖,則的正特征值個(gè)數(shù)為【 】
(A) 0. (B) 1. (C) 2. (D) 3.
【答案】 應(yīng)選(B).
【詳解】此二次曲面為旋轉(zhuǎn)雙葉雙曲面,此曲面的標(biāo)準(zhǔn)方程為.故的正特征值個(gè)數(shù)為1.故應(yīng)選(B).
(7) 設(shè)隨機(jī)變量獨(dú)立同分布且的分布函數(shù)為,則的分布函數(shù)為【 】
(A) . (B) . (C) . (D) .
【答案】應(yīng)選(A).
【詳解】
.故應(yīng)選(A).
(8)設(shè)隨機(jī)變量, , 且相關(guān)系數(shù),則【 】
(A)
5、 (B)
(C) (D)
【答案】應(yīng)選 (D).
【詳解】用排除法.設(shè).由,知,正相關(guān),得.排除(A)和(C).由,,得
.
,.從而排除(B).故應(yīng)選 (D).
二、填空題:(9-14小題,每小題4分,共24分. 把答案填在題中橫線上.)
(9)微分方程滿足條件的解是 .
【答案】 應(yīng)填.
【詳解】由,得.兩邊積分,得.
代入條件,得.所以.
(10)曲線在點(diǎn)的切線方程為 .
【答案】 應(yīng)填.
【詳解】設(shè),則
,,
6、
,.于是斜率.
故所求得切線方程為.
(11)已知冪級數(shù)在處收斂,在處發(fā)散,則冪級數(shù)的收斂域?yàn)? .
【答案】 .
【詳解】由題意,知的收斂域?yàn)?,則的收斂域?yàn)椋缘氖諗坑驗(yàn)椋?
(12)設(shè)曲面是的上側(cè),則 .
【答案】 .
【詳解】作輔助面取下側(cè).則由高斯公式,有
.
.
(13) 設(shè)為2階矩陣,為線性無關(guān)的2維列向量,,.則的非零特征值為___________.
【答案】應(yīng)填1.
【詳解】根據(jù)題設(shè)條件,得.
記,因線性無關(guān),故是可逆矩陣.因此
,從而.記,則與相似,從而有相同的特征值.
因?yàn)椋?,.故的非零特征?/p>
7、為1.
(14) 設(shè)隨機(jī)變量服從參數(shù)為1的泊松分布,則____________.
【答案】應(yīng)填.
【詳解】因?yàn)榉膮?shù)為1的泊松分布,所以.從而由得.故.
三、解答題:(15-23小題,共94分. )
(15)(本題滿分10分)
求極限
【詳解1】
=
(或,或)
.
【詳解2】
=(或)
.
(16)(本題滿分9分)
計(jì)算曲線積分,其中是曲線上從到
的一段.
【詳解1】按曲線積分的計(jì)算公式直接計(jì)算.
.
【詳解2】添加輔助線,按照Green公式進(jìn)行計(jì)算.
設(shè)為軸上從點(diǎn)到的直線段.是與L圍成的區(qū)域
.
因?yàn)?
8、故
【詳解3】令
對于,記.因?yàn)椋逝c積分路徑無關(guān).
.
對于,
.
故
17(本題滿分11分)已知曲線求上距離面最遠(yuǎn)的點(diǎn)和最近的點(diǎn).
【詳解1】 點(diǎn)到面的距離為,故求上距離面最遠(yuǎn)的點(diǎn)和最近的點(diǎn)的坐標(biāo)等價(jià)于求函數(shù)在條件下的最大值點(diǎn)和最小值點(diǎn).
構(gòu)造拉格朗日函數(shù)
,
由
得,
從而解得或
根據(jù)幾何意義,曲線上存在距離面最遠(yuǎn)的點(diǎn)和最近的點(diǎn),故所求點(diǎn)依次為和.
【詳解2】 點(diǎn)到面的距離為,故求上距離面最遠(yuǎn)的點(diǎn)和最近的點(diǎn)的坐標(biāo)等價(jià)于求函數(shù)在條件下的最大值點(diǎn)和最小值點(diǎn).
構(gòu)造拉格朗日函數(shù)
,
由
得,從而.
解得
或
根
9、據(jù)幾何意義,曲線上存在距離面最遠(yuǎn)的點(diǎn)和最近的點(diǎn),故所求點(diǎn)依次為和.
【詳解3】由得
代入,得
所以只要求的最值.
令,得,解得.從而
或
根據(jù)幾何意義,曲線上存在距離面最遠(yuǎn)的點(diǎn)和最近的點(diǎn),故所求點(diǎn)依次為和.
(18)(本題滿分10分)
設(shè)是連續(xù)函數(shù),
(I)利用定義證明函數(shù)可導(dǎo),且;
(II)當(dāng)是以2為周期的周期函數(shù)時(shí),證明函數(shù)也是以2為周期的周期函數(shù).
(I)【證明】
【注】不能利用L’Hospital法則得到.
(II) 【證法1】根據(jù)題設(shè),有
,
.
當(dāng)是以2為周期的周期函數(shù)時(shí),.
從而 .因而
.
取得,,故 .
即是以2
10、為周期的周期函數(shù).
【證法2】根據(jù)題設(shè),有
,
.
對于,作換元,并注意到,則有
,
因而 .
于是
.
即是以2為周期的周期函數(shù)
【證法3】根據(jù)題設(shè),有
,
.
當(dāng)是以2為周期的周期函數(shù)時(shí),必有
.
事實(shí)上
,
所以
.
取得,.
所以
.
即是以2為周期的周期函數(shù)
(19)(本題滿分11分)
將函數(shù)展開成余弦級數(shù),并求級數(shù)的和.
【詳解】將作偶周期延拓,則有.
.
.
所以,.
令x=0,有
又,所以.
(20)(本題滿分10分)
設(shè)為3維列向量,矩陣,其中分別是得轉(zhuǎn)置.證明:
(I) 秩;
11、
(II) 若線性相關(guān),則秩.
【詳解】(I)【證法1】.
【證法2】因?yàn)?,為矩陣,所以?
因?yàn)闉?維列向量,所以存在向量,使得
于是
所以有非零解,從而.
【證法3】因?yàn)椋詾榫仃嚕?
又因?yàn)椋?
所以
故 .
(II)【證法】由線性相關(guān),不妨設(shè).于是.
(21) (本題滿分12分).
設(shè)元線性方程組,其中
,,.
(I)證明行列式;
(II)當(dāng)為何值時(shí),該方程組有惟一解,并求.
(III)當(dāng)為何值時(shí),該方程組有無窮多解,并求其通解.
【詳解】(I)【證法1】數(shù)學(xué)歸納法.記
以下用數(shù)學(xué)歸納
12、法證明.
當(dāng)時(shí),,結(jié)論成立.
當(dāng)時(shí),,結(jié)論成立.
假設(shè)結(jié)論對小于的情況成立.將按第一行展開得
故 .
【注】本題(1)也可用遞推法.由得,.于是
(I)【證法2】消元法.記
.
(II)【詳解】當(dāng)時(shí),方程組系數(shù)行列式,故方程組有惟一解.由克萊姆法則,將得第一列換成,得行列式為
所以,.
(III)【詳解】 當(dāng)時(shí),方程組為
此時(shí)方程組系數(shù)矩陣得秩和增廣矩陣得秩均為,所以方程組有無窮多組解,其通解為
,其中為任意常數(shù).
(22) (本題滿分11分)
設(shè)隨機(jī)變量與相互獨(dú)立,的概率密度為,的概率密度為
記.
(I) 求;
(II)求的概率密度.
(I)【詳解】
解法1.
解法2.
(II)
解法1.
解法2.
(23)(本題滿分11分)
設(shè)是來自總體的簡單隨機(jī)樣本,記,,.
(1)證明是的無偏估計(jì)量;
(2)當(dāng)時(shí),求.
【詳解1】(1)首先是統(tǒng)計(jì)量.其次
對一切成立.因此是的無偏估計(jì)量.
【詳解2】(1)首先是統(tǒng)計(jì)量.其次
,
,
對一切成立.因此是的無偏估計(jì)量.
(2)解法2.根據(jù)題意,有,,.
于是,.
所以
專心---專注---專業(yè)