2023年全国硕士研究生入学统一考试数学二试题。
一、填空题:1-6小题,每小题4分,共24分,请将答案写在答题纸指定位置上。
1) 设,则。
2) 曲线的斜渐近线方程为。
4) 微分方程满足的解为。
5) 当时,与是等价无穷小,则。
6) 设均为3维列向量,记矩阵,如果,那么 .
二、选择题:7-14小题,每小题4分,共32分,下列每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求,把所选项前的字母填在题后的括号内。
7) 设函数,则在内 (
a) 处处可导b) 恰有一个不可导点。
c) 恰有两个不可导点d) 至少有三个不可导点。
8) 设是连续函数的一个原函数,表示“的充分必要条件是”,则必有 (
a)是偶函数是奇函数。 (b)是奇函数是偶函数。
c)是周期函数是周期函数。 (d)是单调函数是单调函数。
9) 设函数由参数方程确定,则曲线在处的法线与轴交点的横坐标是 (
ab) .cd
10) 设区域,为上的正值连续函数,为常数,则( )
ab). cd
11) 设函数, 其中函数具有二阶导数, 具有一阶导数,则必有 (
(ab).cd
12) 设函数则 (
a),都是的第一类间断点。
b),都是的第二类间断点。
c)是的第一类间断点,是的第二类间断点。
d)是的第二类间断点,是的第一类间断点。
13) 设是矩阵的两个不同的特征值,对应的特征向量分别为,则,线性无关的充分必要条件是 (
ab) .c). d
14) 设为()阶可逆矩阵,交换的第1行与第2行得矩阵,分别为的伴随矩阵,则 (
a) 交换的第1列与第2列得。 (b) 交换的第1行与第2行得。
c) 交换的第1列与第2列得。 (d) 交换的第1行与第2行得。
三、解答题:15-23小题,共94分。请将解答写在答题纸指定的位置上。解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤。
15)(本题满分11分)
设函数连续,且,求极限。
16)(本题满分11分)
如图,和分别是和。
的图象,过点(0,1)的曲线是一单调增函数的图象。
过上任一点分别作垂直于轴和轴。
的直线和。 记与所围图形的面积为。
与所围图形的面积为如。
果总有,求曲线的方程。
17)(本题满分11分)
如图,曲线的方程为,点是它的一个拐点,直线与分别是曲线在点)与处的切线,其交点为。 设函数具有三阶连续导数,计算定积分。
18)(本题满分12分)
用变量代换化简微分方程,并求其满足的特解。
19)(本题满分12分)
已知函数在[0,1]上连续,在(0,1)内可导,且。 证明:
)存在使得;
)存在两个不同的点,使得。
20)(本题满分10分)
已知函数的全微分,并且。 求在椭圆域上的最大值和最小值。
21)(本题满分9分)
计算二重积分,其中。
22)(本题满分9分)
确定常数,使向量组可由向量组线性表示,但向量组不能由向量组线性表示。
23)(本题满分9分)
已知3阶矩阵的第一行是不全为零,矩阵(为常数),且, 求线性方程组的通解。
2023年全国硕士研究生入学统一考试数学二试题解析。
一、填空题。
1)【详解】先求出函数的导数,再求函数在某点的微分。
方法1:利用恒等变形得=,于是。
从而 =方法2:两边取对数,,对求导,得。
于是 ,故 =
2)曲线的斜渐近线方程为。
详解】由求斜渐近线公式(其中,),得:
于是所求斜渐近线方程为。
3)【详解】通过还原变换求定积分。
方法1:令,则。
方法2:令,有所以有,其中。
4)【答案】
详解】求方程的解,有公式。
其中是常数).
将原方程等价化为 ,于是利用公式得方程的通解 , 其中是常数)
由得,故所求解为。
5)【详解】由题设,又因为 ,
所以 由题设时,所以,得。
6)【答案】2
详解】方法1:因为,故 =,记,两边取行列式,于是有。
方法2:利用行列式性质(在行列式中,把某行的各元素分别乘以非零常数加到另一行的对应元素上,行列式的值不变;从某一行或列中提取某一公因子行列式值不变)
又因为,故。
二、选择题。
7)【答案】c
详解】分段讨论,并应用夹逼准则,当时,有,命取极限,得,,由夹逼准则得;
当时,;当时,,命取极限,得,由夹逼准则得。
所以 再讨论的不可导点。 按导数定义,易知处不可导,故应选(c).
8)【答案】a
详解】 方法1:应用函数奇偶性的定义判定,函数的任一原函数可表示为,且。
当为偶函数时,有,于是,即,亦即,可见为奇函数;
反过来,若为奇函数,则,令,则有,所以 ,从而为偶函数,可见(a)为正确选项。
方法2:排除法,令, 则取, 排除(b)、(c);
令, 则取, 排除(d);
9)【答案】a
详解】当时,有,得(舍去,此时无意义),曲线的导数为 ,所以曲线在(即)处的切线斜率为。
于是在该处的法线的斜率为, 所以过点的法线方程为。
令=0, 得其与轴交点的横坐标为:, 故应(a).
10)【答案】d
详解】由于积分区域是关于对称的, 所以与互换后积分值不变, 所以有。
应选(d).
11)【答案】b
详解】因为,于是,可见有,应选(b).
12)【答案】d
详解】由于函数在,点处无定义,因此是间断点。
且 ,所以为第二类间断点;,所以为第一类间断点,故应选(d).
13)【答案】b
详解】方法1:利用线性无关的定义。
分别是特征值对应的特征向量,根据特征值、特征向量的定义,有。
设有数,使得,则。
因,因不同特征值对应的特征向量必线性无关,故线性无关,则。
当时,方程只有零解,则,此时,线性无关;反过来,若,线性无关,则必然有(否则,与=线性相关),故应选(b).
方法2:将向量组的表出关系表示成矩阵形式。
分别是特征值对应的特征向量,根据特征值、特征向量的定义,有。
由于 ,因,因不同特征值对应的特征向量必线性无关,知线性无关。 若,线性无关,则,则。
故,从而,从而。
若,则,又线性无关,则。
则。从而,线性无关的充要条件是故应选(b).
方法3:利用矩阵的秩。
分别是特征值对应的特征向量,根据特征值、特征向量的定义,有。
因,因不同特征值对应的特征向量必线性无关,故线性无关,又,故,线性无关。
又因为 则(若,与矛盾)
方法4:利用线性齐次方程组。
分别是特征值对应的特征向量,根据特征值、特征向量的定义,有。
由,因不同特征值对应的特征向量必线性无关,故线性无关,线性无关。
线性无关。只有零解,又。
只有零解。线性无关时只有零解,故,只有零解,的系数矩阵是个可逆矩阵,故应选(b)
方法5:由,线性无关。
分别是特征值对应的特征向量,根据特征值、特征向量的定义,有。
向量组和向量组。 显然向量组可以由向量组线性表出;当时,不论的取值如何,向量组可以由向量组线性表出,
从而,是等价向量组当时,
14)【答案】(c)
详解】方法1:由题设,存在初等矩阵(交换阶单位矩阵的第1行与第2行所得),使得,(进行行变换,故左乘初等矩阵),于是 ,又初等矩阵都是可逆的,故 ,又(行列式的两行互换,行列式反号),,故。
即,可见应选(c).
方法2:交换的第一行与第二行得,即。
又因为是可逆阵,,故,所以可逆,且。
又,故,又因,故。
三、解答题。
15)【详解】 作积分变量代换,命,则 于是。而
所以由极限的四则运算法则得,原式。
16) 【详解】由题设图形知,在的左侧,根据平面图形的面积公式得,由,得
注意到是的点,于是
两边对求导得 ,
整理上面关系式得函数关系为:
17)【详解】由直线过和两点知直线的斜率为2. 由直线是曲线在点(0,0)的切线,由导数的几何意义知。 同理可得。 另外由点(3,2)是曲线的一个拐点知。
由分部积分公式,18)【详解】 由题设,有,由复合函数求导的链式法则得,代入原方程,化简得,其特征方程为,特征根, 通解为。
所以 ,将初始条件代入得,,即。
而 ,将代入得,即。
将代入通解公式得满足条件的特解为。
19)【详解】
) 令,则在[0,1]上连续,且, ,于是由闭区间连续函数的介值定理知,存在使得,即。
) 在和上对分别应用拉格朗日中值定理,知存在两个不同的点,使得,
于是 20)【详解】由知。对两边积分得。 将代入得。 所以。 所以。再由时知,. 于是所讨论的函数为。
求在中的驻点。 由得驻点,对应的。
讨论在的边界上的最值,有两个方法。
方法1:把代入的表达式,有。
命解得,对应的,
还要考虑的端点,对应的,
由比较大小,故。
对应于,),对应于,)
方法2:用拉格朗日乘数法,作函数。
解方程组 由上面的第一个方程解得或:当时由最后一个方程解得;当是由第二个方程解得,这时由最后一个方程解得。 故解得4个可能的极值点。计算对应的值:
再与比较大小,结论同方法1.
21) 【详解】:为以为中心半径为1 的圆周,划分如下图为与。
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