2019级第二学期高等数学期中试卷答案

发布 2022-09-25 07:52:28 阅读 6853

1. (10分) 求抛物线与其上一点处的法线围成的平面图形的面积。

解:先求出抛物线在点处的法线方程。

2分。所求的法线方程为,即3分。

则法线与抛物线的两个交点分别为2分。

于是所围平面图形的面积为。

3分。2. (10分) 半径为r(单位为:米)的半球形水池充满了水(单位为:吨),要把池内的水全部吸尽,需作多少功?

解:取坐标系如图,考察区间所对应的。

小薄层,此薄层水重为(吨),将此层。

水提高到水池外面的距离是,因此所作的微功为。

6分。要将水池内的水全部吸尽,所作的总功为。

吨。米4分。

3. (10分) 某战斗机型在机场降落时,为了缩短滑行距离,在触地的瞬间,飞机尾部张开降落伞,以增大阻力,使飞机迅速减速并停下。现有一质量为9000kg(公斤)的飞机,着陆时的水平速度为700km/h(千米/时).

假设减速伞打开后飞机所受的总阻力与飞机的速度成正比(比例系数为k=6.0106 kg/h).问从着陆点算起,飞机滑行的最长距离是多少?

解:由题设知 m=9000 kg,着陆时的水平速度km/h,从飞机接触跑道开始计时,设t时刻飞机滑行的距离为x(t),速度为v(t2分。

根据牛顿第二定律知 ,所以2分。

两端积分得通解,代入初始条件,解得,故。--3分。

飞机滑行的最长距离为3分。

或由知,,故最长距离为。

当时。4. (10分) 求微分方程的通解。

解:对应齐次方程的特征方程为,特征根为,所以对应齐。

次方程的通解为3分。

下面分别求与的特解。

设方程的特解为,代入方程得,所以1分。

为求的特解,先求方程的一个特解,为此设特解为,代入方程消去得,所以

2分。即的特解为1分。

所以原方程的特解为1分。

所求微分方程的通解为2分。

5.(10分)求过点且与两个平面和的交线平行的直线的方程。

解:所求直线的方向向量为两已知平面法向量的叉积2分。

平面的法向量为1分。

平面的法向量为1分。

则所求直线的方向向量为3分。

由于直线过点,故所求的直线方程为3分。

6. (10分)求母线平行于轴且通过曲线的柱面方程和曲线在yoz平面上的投影曲线的方程,并求曲线绕轴旋转曲面方程,并指出该旋转曲面方程表示的是哪种曲面,画出它的简图。

解:从上述两方程消去便得到母线平行于轴的柱面方程。

3分。曲线在yoz平面上的投影曲线方程为2分。

绕轴旋转曲面方程为4分。

此曲面称为(旋转)单叶双曲面1分。

7.(10分) 设二元函数具有二阶连续的偏导数,,求的偏导数与二阶偏导数。

解2分。由于互换x,y不改变u,v,从而不改变,所以是对称函数。

从而由全微分形式的不变性得1分。

2分。整理得。

所以得到。2分。

2分。互换x,y后变得。

1分。8. (10分) 求曲线在点处的切线方程和法平面方程。

解:记2分。

则2分。2分。

2分。故所求的切线方程为,法平面为2分。

9.(10分)设函数,(1)求函数在点指向的方向。

导数 ;(2)问函数在处沿什么方向的方向导数最大?它的最大值是多少?

解:(12分。

2分。故2分。

2) 沿点处梯度方向的方向导数最大,而---2分。

故2分。10.(10分) 求函数的极值。

解:令,得驻点4分。又 3分。

因为 ,所以2分。

在处取得极小值1分。

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