2023年全国硕士研究生入学统一考试。
数学二试卷。
一、填空题(本题共6小题,请将答案写在题中横线上.)
1) 三阶常系数线性齐次微分方程的通解为y=__
2) 曲线的渐近线方程为___
3)函数y=ln(1-2x)在x=0处的n阶导数___
4) 当0≤θ≤时,对数螺线r=eθ的弧长为___
5)已知一个长方形的长l以2cm/s的速率增加,宽w以3cm/s的速率增加,则当l=12cm,w=5cm时,它的对角线增加的速率为___
6)设a,b为3阶矩阵,且|a|=3,|b|=2,|a-1+b|=2,则|a+b-1|=_
二、选择题(本题共8小题,每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求,请将所选项前的字母填在题后括号内.)
7) 函数的无穷间断点数为。
a) 0. (b) 1. (c) 2. (d) 3.
8) 设y1,y2是一阶线性非齐次微分方程的两个特解.若常数λ,μ使该方程的解是对应的齐次方程的解,则。
9) 曲线y=x2与曲线y=aln x(a≠o)相切,则a=
a) 4e. (b) 3e. (c) 2e. (d) e.
10) 设m,n是正整数,则反常积分的收敛性。
a) 仅与m值有关. (b) 仅与n值有关.
c) 与m,n值都有关. (d) 与m,n值都无关.
11) 设函数z=z(x,y)由方程确定,其中f为可微函数,且。
a) x (b) z. (c) -x. (d)-z.
c) (d)
(14) 设a为4阶实对称矩阵,且a2+a=0,若a的秩为3,则a与相似于。
三、解答题(本题共9小题,解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤。)
15) 求函数的单调区间与极值.
16) (比较的大小,说明理由;
ⅱ) 记,求极限。
17) 设函数y=f(x)由参数方程所确定,其中φ(t)具有二阶导数,且φ(1)=
18) 一个高为j的柱体形贮油罐,底面是长轴为2a,短轴为2b的椭圆,现将贮油罐平放,当油罐中油面高度为时(如图2),计算油的质量.
长度单位为m,质量单位为kg,油的密度为常数ρkg/m3)
19) 设函数u=(x,y)具有二阶连续偏导数,且满足等式,确定a,b的值,使等式在变换。
20) 计算二重积分。
21) 设函数f(x)在闭区间[0,1]上连续,在开区间(0,1)内可导,且。证明:存在f'(ξf'(η2+η2
22) 设。
已知线性方程组ax=b存在2个小同的解.
ⅰ) 求λ,a;
ⅱ) 求方程组ax=b的通解。
23) 设正交矩阵使得为对角矩阵,若q的第1例为
参考解答。一、填空题。
1) (2) y=2x (3) -2n·(n-1)!
4) (5) 3cm/s (6) 3
二、选择题。
7) b (8) a (9) c (10) d (11) b (12) d (13) a (14) d
三、解答题。
15) 分析:求变限积分f(x)的一阶导数,利用其符号判断极值并求单调区间.解。令。
因为当x>1时当-1<x<0时时。
所以f(x)的单调递减区间为(-∞1),(0,1);f(x)的单调递增区间为(-1,0),(1,+∞极小值为f(1)=f(-1)=0,极大值为。
评注:也可用二阶导数的符号判断极值点,此题属基本题型.
16) 分析:对(ⅰ)比较被积函数的大小,对(ⅱ)用分部积分法计算积分,再用夹逼定理求极限。
解:(ⅰ当0≤t≤1时,0≤ln(1+t)≤t,故|lnt|[ln(1+t)]n≤|ln|.由积分性质得。
ⅱ) 于是有由夹逼定理得。
评注:若一题有多问,一定要充分利用前问提供的信息.
17) 分析:先求可得关于ψ(t)的微分方程,进而求出ψ(t)
解:由参数方程确定函数的求导公式可得。
评注:此题是参数方程确定函数的导数与微分方程相结合的一道综合题,有一定难度.
18) 分析:先求油的体积,实际只需求椭圆的部分面积.
解:建立如图3所示的直角坐标系,则油罐底面椭圆方程为。
油的质量m=ρv。其中油的体积v=s底·l.
故。评注:此题若不能记住公式则运算量稍显大.
19) 分析:利用复合函数的链导法则变形原等式即可.
解:由复合函数的链导法则得。
所以。因而。
解得。评注:此题主要考查复合函数链导法则的熟练运用,是对运算能力的考核。
20) 分析:化极坐标积分区域为直角坐标区域,相应的被积函数也化为直角坐标系下的表示形式,然后计算二重积分.
解:如图4,直角坐标系下,d=,所以。
21) 分析:这是一个双介值的证明题,构造辅助函数,用两次拉格朗日中值定理。
证明:两式相加得f'(ξf'(η2+η2
评注:一般来说,对双介值问题,若两个介值有关联同时用两次中值定理,若两个介值无关联时用一次中值定理后,再用一次中值定理.
22) 分析:本题考查方程组解的判定与通解的求法.由非齐次线性方程组存在2个不同解知对应齐次线性方程组有非零解,而且非齐次线性方程组有无穷多解.
解:(ⅰ解法一。
由线性方程组ax=b存在2个不同解,得λ=-1,a=-2.
解法二由线性方程组ax=b有2个不同的解,因此方程组的系数行列式。
得λ=1或-1;而当λ=1时,此时,ax=b无解,所以λ=-1.由。
ⅱ)当λ=-1,a=-2时,故方程组ax=b的通解为:为任意常数.
23) 分析:本题考查实对称矩阵的正交对角化问题.由q的列向量都是特征向量可得a的值以及对应的特征值,然后由a可求出其另外两个线性无关的特征向量,从而最终求出q.
解:记。得a=-1,λ=2,因此由得a的特征值为 λ1=2,λ2=-4,λ3=5,且对应于λ1=2的特征向量为。
当λ2=-4时,(-4e-a)
由(-4e-a)x=0得对应于λ2=-4的特征向量为 α2=(-1,0,1)t.
当λ3=5时,(5e-a)
由(5e-a)x=0得对应于λ3=5的特征向量为α3=(1,-1,1)t.
因a为实对称矩阵,α1,α2,α3为对应于不同特征值的特征向量,所以η1,η2,η3为单位正交向量组.令。
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