第五屆全國大學生數學競賽非數學類預賽試卷

2022-09-18 12:24:03 字數 1458 閱讀 8977

(非數學類,2013)

一、 解答下列各題(每小題6分共24分,要求寫出重要步驟)

1.求極限.

解因為(2分);

原式(2分);

(2分)

2.證明廣義積分不是絕對收斂的

解記,只要證明發散即可。(2分)

因為。(2分)

而發散,故由比較判別法發散。(2分)

3.設函式由確定,求的極值。

解方程兩邊對求導,得(1分)

故,令,得或(2分)

將代入所給方程得,

將代入所給方程得,(2分)又,

故為極大值,為極小值。(3分)

4.過曲線上的點a作切線,使該切線與曲線及軸所圍成的平面圖形的面積為,求點a的座標。

解設切點a的座標為,曲線過a點的切線方程為(2分);令,由切線方程得切線與軸交點的橫座標為。

從而作圖可知,所求平面圖形的面積

,故a點的座標為。(4分)

二、(滿分12)計算定積分

解(4分)

(2分)

(4分)

(2分)

三、(滿分12分)設在處存在二階導數,且。證明 :級數收斂。

解由於在處可導必連續,由得

(2分)

(2分)

由洛必塔法則及定義

(3分)

所以2分)

由於級數收斂,從而由比較判別法的極限形式收斂。(3分)

四、(滿分12分)設,證明

解因為,所以在上嚴格單調增,從而有反函式(2分)。

設是的反函式,則 (3分)

又,則,所以(3分)

2分)五、(滿分14分)設是乙個光滑封閉曲面,方向朝外。給定第二型的曲面積分。試確定曲面,使積分i的值最小,並求該最小值。

解記圍成的立體為v,由高斯公式

(3分)

為了使得i的值最小,就要求v是使得的最大空間區域,即

取,曲面 (3分)

為求最小值,作變換,則,

從而(4分)

使用球座標計算,得

(4分)

六、(滿分14分)設,其中為常數,曲線c為橢圓,取正向。求極限

解作變換(觀察發現或用線性代數裡正交變換化二次型的方法),曲線c變為平面上的橢圓(實現了簡化積分曲線),也是取正向 (2分)

而且(被積表示式沒變,同樣簡單!),

(2分)

曲線引數化,則有,

(3分)

令,則由於,從而

。因此當時或時(2分)

而(3分故所求極限為 (2分)

七(滿分14分)判斷級數的斂散性,若收斂,求其和。

解 (1)記

因為充分大時 (3分)

所以,而收斂,故收斂(2分)

(2)記,則

= (2分)

= (2分)

= (2分)

因為,所以,從而,

故。因此。(也可由此用定義推知級數的收斂性)(3分)

全國大學生數學競賽模擬賽非數

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