2013 上海考研数学三真题及答案
一、选择题 1—8 小题.每小题 4 分,共 32 分.、
1.当
0x
时,用 )(xo 表示比 x 高阶的无穷小,则下列式子中错误的是( )
(A)
(
xox
2
)
3
(
xo
)
(B)
()(
xoxo
2
)
3
(
xo
)
(C)
2
(
xo
)
2
(
xo
)
2
(
xo
)
(D)
)(
xo
2
(
xo
)
2
(
xo
)
【详解】由高阶无穷小的定义可知(A)(B)(C)都是正确的,对于(D)可找出反例,例
如当
0x
时
)(
xf
2
x
3
x
(
)(
xgxo
),
3
x
2
(
xo
)
,但
)(
xf
)(
xg
)(
xo
而不是
( 2xo
)
故应该选(D).
2.函数
)(
xf
x
x
(
xx
1
ln)1
的可去间断点的个数为( )
x
(A)0
(B)1 (C)2
(D)3
【详解】当
x
ln x
0
时,
x
x
1
e
x
x
ln
~1
x
ln
x
,
lim
0
x
)(
xf
lim
0
x
lim
1
x
)(
xf
lim
1
x
x
x
(
xx
1
ln)1
x
x
(
xx
1
ln)1
lim
0
x
x
x
ln
ln
x
x
1
,所以 0x 是函数 )(xf 的可去间断点.
lim
0
x
ln
x
x
ln2
x
x
1
2
,所以 1x 是函数 )(xf 的可去间断点.
x
x
lim
1
x
)(
xf
lim
1
x
x
x
(
xx
1
ln)1
lim
1
x
x
ln
x
x
ln)1
x
x
(
,所以所以
1x
不是函数 )(xf 的
可去间断点.
故应该选(C).
3.设 kD 是圆域
( )
D
,(
yx
|)
2
x
2
y
1
的第 k 象限的部分,记
I
k
(
y
x
)
dxdy
,则
kD
(A)
1 I
0
(B)
2 I
0
(C)
3 I
0
(D)
4 I
0
【详解】由极坐标系下二重积分的计算可知
I
k
D
k
(
y
x
)
dxdy
k
(
k
2
)1
d
1
0
2
(sin
cos
)
r
2
dr
1
3
k
2
1
k
2
(sin
sin
d
)
1
3
sin
cos
|
k
2
k
1
2
所以
I
1
I
3
,0
I
2
2
3
,
I
4
2
3
,应该选(B).
4.设 na 为正项数列,则下列选择项正确的是( )
(A)若
a
n
a
n
1
,则
n
1
)1(
1
n a 收敛;
n
(B)若
n
1
)1(
1
n a 收敛,则
n
a
n
a
n
1
;
(C)若
1n
na 收敛.则存在常数
1P ,使
lim
n
p
an
n
存在;
(D)若存在常数
1P ,使
lim
n
p
an
n
存在,则
1n
na 收敛.
【详解】由正项级数的比较审敛法,可知选项(D)正确,故应选(D).
此小题的(A)(B)选项想考查的交错级数收敛的莱布尼兹条件,对于选项(A),但少一
条件
lim
a
n
n
0
,显然错误.而莱布尼兹条件只是交错级数收敛的充分条件,不是必要条件,
选项(B)也不正确,反例自己去构造.
5.设A,B,C均为 n 阶矩阵,若AB=C,且B可逆,则
(A)矩阵 C 的行向量组与矩阵 A 的行向量组等价.
(B)矩阵 C 的列向量组与矩阵 A 的列向量组等价.
(C)矩阵 C 的行向量组与矩阵 B 的行向量组等价.
(D)矩阵 C 的列向量组与矩阵 B 的列向量组等价.
【详解】把矩阵 A,C 列分块如下:
A
,
n C
1
2
,
,
n
,
,由于AB=C,
,
,
,
2
1
则可知
2
b
1
i
b
i
2
1
i
b
in
n
(
i
,2,1
),
n
,得到矩阵 C 的列向量组可用矩阵 A 的
列向量组线性表示.同时由于 B 可逆,即
A
CB
1
,同理可知矩阵 A 的列向量组可用矩阵
C 的列向量组线性表示,所以矩阵 C 的列向量组与矩阵 A 的列向量组等价.应该选(B).
6.矩阵
a
1
1
aba
1
1
a
与矩阵
002
0
0
000
b
相似的充分必要条件是
(A)
a
b
,0
2
(C)
a
b
,2
0
(B) 0a ,b 为任意常数
(D) 2a ,b 为任意常数
【详解】注意矩阵
002
0
0
000
b
是对角矩阵,所以矩阵 A=
似的充分必要条件是两个矩阵的特征值对应相等.
a
1
1
aba
1
1
a
与矩阵
002
0
0
000
b
相
AE
1
a
1
a
b
a
1
a
1
2
(
(
b
)2
2
b
2
a
2
)
从而可知
2
b
2
a
2
2
b
,即 0a ,b 为任意常数,故选择(B).
7 . 设
XXX
,
2
,
1
是 随 机 变 量 , 且
3
X
1
~
N
),1,0(
X
2
~
N
2
),2,0(
X
3
~
N
2
)3,5(
,
P
i
P
2
2
X
i
,则
(A)
P
1
P
2
P
3
(C)
P
3
P
2
P
1
(B)
P
2
P
1
P
3
(D)
P
1
P
3
P
2
【详解】若
2NX
~
(
,
)
,则
X
~ N
)1,0(
1)2(2
P
1
,
P
2
P
2
X
2
2
P
1
X
2
2
1
1)1(2
,
P
3
P
2
X
3
2
P
52
3
X
5
3
3
52
3
)1(
7
3
7
3
)1
,
3 PP
2
1
7
3
0)1(32
)1(3
.
故选择(A).
8.设随机变量 X 和 Y 相互独立,且 X 和 Y 的概率分布分别为
X
P
Y
P
0
1/2
1
1/4
2
1/8
-1
1/3
0
1/3
3P
1/8
1
1/3
则
YXP
(A)
1
12
【详解】
2
(
)
(B)
1
8
(C)
1
6
(D)
1
2
YXP
2
XP
,1
Y
1
XP
,2
Y
0
XP
,3
Y
1
1
12
1
24
1
24
1
6
,故选择(C).
二、填空题(本题共 6 小题,每小题 4 分,满分 24 分. 把答案填在题中横线上)
9.设曲线
y
)(xf
和
y
2
x
x
在点
0,1 处有切线,则
lim
n
nf
n
n
2
.
【详解】由条件可知
1
f
,0
f
1)1('
.所以
lim
n
nf
n
n
2
lim
n
f
1
2
2
n
2
n
2
2
n
2
n
f
)1(
)1('2
f
2
10.设函数
z
yxz
,
是由方程
z
y
x
xy
确定,则
z
x
)2,1(|
.
【详解】
设
,
zyxF
,
(
z
y
)
x
xy
,
则
,
zyxF
x
,
(
z
x
y
)
ln(
z
y
)
当
x
,1
y
2
时, 0z
,所以
11.
1
ln
x
2)
x
1(
xd
.
(
zx
y
)
x
1
,
z
,(
,
),
zyxFy
z
x
)2,1(
|
2ln22
.
【详解】
ln
1(
1
x
)
x
xd
2
1
ln
xd
1
1
x
ln
1
x
x
|
1
1
1
1(
x
x
)
dx
ln
x
1
x
|
1
2ln
12.微分方程
y
y
1
y
4
0
的通解为.
【详解】方程的特征方程为
r
1
4
0
,两个特征根分别为
1
2
1
2
,所以方程通
x
2
解为
y
13.设
(
)
exCC
1
ija
A
,其中
1,CC
为任意常数.
2
是三阶非零矩阵, A 为其行列式, ijA 为元素 ija 的代数余子式,且满足
2
A
ij
a
ij
,(0
i
j
)3,2,1
,则 A =.
【详解】由条件
A
ij
a
ij
,(0
i
j
)3,2,1
可知
而可知
TAA
*
0
,其中 *A 为 A 的伴随矩阵,从
A
*
T
*
A
13
A
A
,所以 A 可能为 1 或 0.
但由结论
*
(
Ar
)
)
(,
Arn
(,1
)
Ar
(,0
)
Ar
n
1
n
1
n
可知,
能为 3,所以
.1A
TAA
*
0
可知
)
(
Ar
(
Ar
*)
,伴随矩阵的秩只
14.设随机变量 X 服从标准正分布
~ NX
)1,0(
【详解】
XXeE
2
,则
XXeE
2
.
2
x
xe
2
e
2
2
x
2
e
1
2
dx
x
2
e
(
x
2
)2
2
2
dx
2
e
2
(
x
)22
e
(
x
2
)2
2
dx
2
t
2
te
dt
2
e
2
t
2
dt
2
XEe
(
2)
e
2
2
2
e
.
所以为 22e .
三、解答题
15.(本题满分 10 分)
当
0x
时,
1
cos
【分析】主要是考查
cos
2
x
0x
x
cos
3
x
与 nax 是等价无穷小,求常数 na, .
时常见函数的马克劳林展开式.
【 详 解 】 当
0x
时 ,
11
2
11
2
cos
2
x
cos
3
x
所
)2(
x
2
2
(
xo
2
)3(
x
2
(
xo
21)
91)
2
2
x
2
(
xo
)
2
x
2
(
xo
)
,
cos
x
11
2
2
x
2
(
xo
)
,
,
以
1
cos
x
cos
2
x
cos
3
x
11(1
2
,
2
x
2
(
xo
21))(
x
2
2
(
xo
91))(
2
由于
1
cos
x
cos
2
x
cos
3
x
与 nax 是等价无穷小,所以
a
,7
n
2
.
2
x
2
(
xo
))
2
7
x
2
(
xo
)
16.(本题满分 10 分)
设 D 是由曲线
y ,直线
3 x
x
a
( a
)0
及 x 轴所转成的平面图形,
x VV , 分别是 D 绕 x
y
轴和 y 轴旋转一周所形成的立体的体积,若
10
x V
V
y
,求 a 的值.
【详解】由微元法可知
V
x
a
0
y
2
dx
a
0
2
3
x
dx
5
3
;
3 a
5
V
y
2
a
0
xf
)(
x
dx
4
3
x
dx
2
a
0
7
3
;
a
6
7
由条件
10
x V
V
y
,知
77a
.
17.(本题满分 10 分)
x
设平面区域 D 是由曲线
【详解】
,3
yy
,3
xx
y
8
所围成,求
D
x 2
dxdy
.
2
x
dxdy
D
D
1
2
x
dxdy
D
2
2
x
dxdy
2
0
x
2
dx
x
3
x
3
dy
18.(本题满分 10 分)
6
2
x
2
dx
x
8
x
3
dy
416
3
.
设生产某产品的固定成本为 6000 元,可变成本为 20 元/件,价格函数为
P
60
Q
1000
,
(P
是单价,单位:元,Q 是销量,单位:件),已知产销平衡,求:
(1)该的边际利润.
(2)当 P=50 时的边际利润,并解释其经济意义.
(3)使得利润最大的定价 P.
【详解】
(1)设利润为 y ,则
y
PQ
(
6000
20
Q
)
40
2
QQ
1000
6000
,
边际利润为
y
'
40
Q
500
.
(2)当 P=50 时,Q=10000,边际利润为 20.
经济意义为:当 P=50 时,销量每增加一个,利润增加 20.
(3)令
0'y
,得
Q
20000
,
P
60
20000
10000
.40
19.(本题满分 10 分)
设函数 xf 在
,0[ 上可导, 0
0
)
f
,且
lim
x
)(
xf
2
,证明
(1)存在 0a
,使得
;1af
(2)对(1)中的 a ,存在
),0( a
,使得
f
)('
1
a
.
【详解】
证明(1)由于
lim
x
)(
xf
2
,所以存在
又由于 xf 在
,0[ 上连续,且 0
0
)
f
0X
,当
Xx 时,有
3
2
,由介值定理,存在 0a
,
)(
xf
5
2
,使得
;1af
(2)函数 xf 在
],0[ a 上可导,由拉格朗日中值定理,
存在
),0( a
,使得
f
)('
)(
af
a
f
)0(
1
a
.
20.(本题满分 11 分)
10
1
b
1
a
01
B
A
设
,
,问当 ba, 为何值时,存在矩阵 C,使得
AC
CA
B
,并求出
所有矩阵 C.
【详解】
显然由
AC
CA
B
可知,如果 C 存在,则必须是 2 阶的方阵.设
C
x
1
x
3
x
x
2
4
,
则
AC
CA
B
变形为
x
1
x
2
x
3
ax
3
x
4
ax
1
x
x
2
ax
3
2
ax
4
10
1
b
,
即得到线性方程组
x
1
x
ax
x
2
ax
x
1
x
3
ax
3
2
3
2
x
0
ax
4
1
4
b
1
,要使 C 存在,此线性方程组必须有解,于是对方
程组的增广矩阵进行初等行变换如下
|
bA
0
a
1
0
1
1
0
1
a
0
1
a
0
0
1
a
11
0
b
01
10
00
00
1
a
0
0
1
0
0
0
1
0
b
1
a
,
所以,当
a
,1
b
0
时,线性方程组有解,即存在矩阵 C,使得
AC
CA
B
.
此时,
| bA
01
10
00
00
1
1
0
0
11
0
0
0
0
0
0
,
所以方程组的通解为
x
2
x
1
x
x
x
3
4
1
0
0
0
C
1
1
1
1
0
C
2
1
0
0
1
,也就是满足
AC
CA
B
的矩阵
C 为
C
1
CC
1
C
1
2
C
1
C
2
,其中
1,CC
2
为任意常数.
21.(本题满分 11 分)
设 二 次 型
(
,
xxxf
,
2
1
)
(2
xa
11
xa
2
2
3
xa
33
)
2
(
xb
11
xb
2
2
2
xb
33
)
. 记
a
1
a
a
2
3
,
b
1
b
2
b
3
.
(1)证明二次型 f 对应的矩阵为
2
T
T
;
(2)若 , 正交且为单位向量,证明 f 在正交变换下的标准形为
【详解】证明:(1)
2
12
y .
y
2
2
,
bbb
1
3
,
2
x
1
x
x
2
3
2
)
b
1
b
2
b
3
3
2
x
1
x
x
(
,
xxxf
,
2
1
)
(2
xa
11
3
2
)
2
,
xxx
1
,
2
,
aaa
1
,
2
xa
2
3
xa
33
2
a
1
a
a
2
3
(
xb
11
x
1
x
x
2
3
3
xb
2
2
xb
33
,
xxx
1
,
2
3
,
xxx
1
,
2
T
2
3
x
1
x
x
2
3
,
xxx
1
,
2
T
3
,
xxx
1
,
2
T
2
3
T
x
1
x
x
2
3
所以二次型 f 对应的矩阵为
2
T
T
.
证明(2)设 A
,由于
,1
T
0
T
T
2
2
T
则
A
T
2
向量;
A
T
2
量;
,所以为矩阵对应特征值
T
2
1 的特征
2
2
T
T
2
2
,所以为矩阵对应特征值
2 的特征向
1
而矩阵 A 的秩
)
(
Ar
r
2(
T
T
)
r
2(
T
)
r
T
(
)
2
,所以
3 也是矩阵的
0
一个特征值.
故 f 在正交变换下的标准形为
22.(本题满分 11 分)
2
12
y .
y
2
2
设
YX , 是 二 维 随 机 变 量 , X 的 边 缘 概 率 密 度 为
f X
)(
x
2
0,
3
x
x
其他,0
1
, 在 给 定