2024年天津市大学数学竞赛试题

发布 2022-05-19 18:25:28 阅读 6142

理工类)

一、填空:(本题15分,每小题3分。请将最终结果填在相应的横线上面。)

1. 已知则其中的常数。

2. 设函数在区间上有连续的二阶导数,,a>0且在x=a处取得极大值,则积分。

4. 设抛物线上一点p的横坐标为c(c>2),点q(c,0).如图,直线和与弧围城的图形为,三角形opq记为,和绕x轴旋转一周所成旋转体的体积分别为和。当时, =

5. 设连续且,空间区。

则。二、选择题:(本题15分,每小题3分。

每个小题的四个选项中仅有一个是正确的,把你认为“正确选项”前的字母填在括号内。选对得分;选错、不选或选出的答案多于一个,不得分。)

1. 设则。

ab) cd) 在点x=0处不可导b】

2.设,都是区间上恒大于零的可导函数,且则当时,必有。

ab) cd) 【a】

3.设则。abc)0 (d)2d】

4.以下积分的是。

(a) (b)

c) (d) 【c】

5.如图,半径不相等的两个木质球体,分别在中间钻出一个以球体直径为轴的圆柱形洞,使得剩下的两个环状立体a和b的高都等于h.通过计算,正确的结论是。

(a) a的体积等于b的体积b)a的体积小于b的体积。

c)a的体积大于b的体积d)不能判断,a与b体积的大小与球半径有关【a】

三、设,。求极限。

解法1: =

解法2: =

四、求不定积分。

解:令,()则。

五、设是由方程确定的隐函数。

(1)证明是单调增加的;(2)求。

(1)证方程两端对x求导,得即。

因为所以是单调增加的。

2)解:由于是单调增加的,故当有上界时,(a为某常数);当无上界时。

假若,由于且广义积分收敛,令,由上式可得矛盾。

因此,只有,从而得。

六、设曲线的参数方程为。

(1)在曲线上哪些点处的切线与平面平行,并写出对应的切向量。

(2)求(1)中两条切线之间的距离。(注意两个切线之间的距离指它们的公垂线段的长度。)

解:(1)由曲线的参数方程,得到已知平面的法向量由题设即解得。

在曲线上得到两个点在此两点处的切线与平面平行,对应的切向量分别为。

2)解法1 由(1)可得。

(-12,0,-4)=-4(3,0,1), 于是,(1)中两个切线之间的距离。

解法2:通过点作平行于已知平面的平面,其方程为显然,通过点的切线在平面上,通过点的切线平行于平面,故两切线之间的距离就是点到平面的距离,即。

七、设是区间上具有二阶导数的非负函数,且若证明。

证明:令则且。

= 再求导。

由题设在区间上应用微分中值定理,存在使得又因为题设于是。 所以在区间单调增加,因此当时,有。由此又得到在区间单调增加,故,即。

八、求正数a的取值范围,使得曲线。

解:曲线的充分必要条件是:存在使得,即也即a属于函数的值域。 由于所以只需要求出的最大值a,那么的值域就是。

令可得的唯一驻点就是x=e.

当当时,因此,为在内的最大值。

因此,曲线与直线相交的充分必要条件是,a必须要满足。

九、设曲面是由直线段绕z轴旋转而得。

1)试推导的直角坐标方程;(2)如果是与平面所围成的立体,其密度为求的质量。

解:(1)设m是旋转而得,上的点对应于参数t,故。

而故的方程是即。

2)空间区域其中因此,的质量。

十、设有曲线:(n为正整数),为的长。证明。

(提示:对于应用极限的夹逼准则。)

解:如图,设曲线与x轴的交点为a,与直线的交点为,则点的坐标为曲线在点a到点间的曲线段的弧长记为。由对称性,只需证明。

在开区间内,求由方程所确定的隐函数的导数,得由弧长计算公式===

另一方面,又有。

=()于是由极限的夹逼准则,因此。

十。一、计算曲线积分其中函数f(x)有连续导数,ab是有点到点的有向线段。

解:令经计算故曲线积分与路径无关。因此,选择如下积分路径:先从点沿着平行于x轴的直线到点再从点沿着平行于y轴的直线到点。==令则因此:

十。二、设流速场求流体沿空间闭曲线的环流量=其中是由两个球面与的交线,从z轴的正向看去,为逆时针方向。

解:由与得。

取为平面(上侧)被闭曲线所围成的圆的内部,因原点到平面的距离为故闭曲线是半径为的圆。的单位法向量为应用stokes公式=

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