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2000北京考研数学二真题及答案.doc

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2000 北京考研数学二真题及答案 一、填空题(本题共 5 小题,每小题 3 分,满分 15 分,把答案填在题中横线上) (1) lim 0 x  x arctan x  3 ln(1 2 ) x   . (2) 设函数 y  ( ) y x 由方程 2xy   所确定,则 y x xdy   0 . (3)   2 dx 7) ( x   x  2 . (4) 曲线 y  (2 x  1 1) x e 的斜渐近线方程为 . (5) 设 A  1   2   0  0  0 3 4  0 ( ) E B   1  0 0 0 0 5 0 6 7        . , E 为 4 阶单位矩阵,且 B  ( ) E A   1 ( ) E A  则 二、选择题(本题共 5 小题,每小题 3 分,共 15 分,在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.) (1) 设函数 ( ) f x  (A) a 0, b  (C) a 0, b  0. x a e  0. 在 ( bx   内连续,且 lim ( ) 0,  则常数 ,a b 满足 ( f x ) , x  ) (B) a 0, b  0. (D) a 0, b  0. (2) 设函数 ( ) f x 满足关系式 f  ( ) x  [  ( )] f x 2 (A) (0) f 是 ( ) f x 的极大值.  ,且 (0) 0  ,则 ( f  x ) (B) (0) f 是 ( ) f x 的极小值. (C)点 (0, f (0)) 是曲线 y  ( ) f x 的拐点. (D) (0) f 不是 ( ) f x 的极值,点 (0, f (0)) 也不是曲线 y  ( ) f x 的拐点. (3 ) 设 ( ), f x g x 是大于零的可导函数,且 '( ) ( ) x g x ( ) f  ( ) f x g x '( ) 0,  则当 a   x b 时,有 ( ) (A) ( ) ( ) f x g b  ( ) ( ) f b g x (B) ( ) ( ) f x g a  ( ) ( ) f a g x
(C) ( ) ( ) f x g x  ( ) ( ) f b g b (D) ( ) ( ) f x g x  ( ) ( ) f a g a (4) 若 lim 0 x     sin 6 x  3 x ( ) xf x     0 ,则 lim 0 x  6  ( ) f x 2 x 为 ( ) (A)0. (B)6. (C)36. (D)  . y (5) 具有特解 1  x  e , y 2  2 xe  x , y 3  的 3 阶常系数齐次线性微分方程是 ( x 3 e ) (A)  y   y   y   y 0. (B)  y   y   y   y 0. (C)  y  6  y  11 y   6 y  0. (D)  y  2  y   y  2 y  0. 三、(本题满分 5 分) ln(1  x (ln ) x 设  f x ) ,计算 ( ) f x dx  . 四、(本题满分 5 分) 设 xoy 平面上有正方形 D   ( , x y ) 0   x 1,0   及直线 : l x y  1   y ( t t  0) .若 ( )S t 表示正方形 D 位于直线 l 左下方部分的面积,试求 x S t dt x  ( ) ,(  0 0) . 五、(本题满分 5 分) 求函数 ( ) f x  2 x ln(1 六、(本题满分 6 分)  在 0 x  处的 n 阶导数 (0)( nf x ) n  3) . 设函数 ( ) S x x   0 | cos | t dt , (1)当 n 为正整数,且 n    x ( n 1)  时,证明 2  n  ( ) 2( S x  n 1)  ; (2)求 lim x  ( ) S x x . 七、(本题满分 7 分) 某湖泊的水量为V ,每年排入湖泊内含污染物 A 的污水量为 V 6 ,流入湖泊内不含 A 的 V 6 水量为 ,流出湖泊的水量为 ,已知 1999 年底湖中 A 的含量为 05m ,超过国家规定指 标.为了治理污染,从 2000 年初起,限定排入湖泊中含 A 污水的浓度不超过 0m V .问至多需 V 3 要经过多少年,湖泊中污染物 A 的含量降至 0m 以内(注:设湖水中 A 的浓度是均匀的) 八、(本题满分 6 分) f x 在 设函数 ( )   ( ) f x dx 0, 上连续,且  ( ,  ,使 1 f f  2 ) (  2 0 ( )cos f x xdx  0 ,试证明:在 (0, )  0 0,  ) 0.  内至少存在两个不同的点 1
九、(本题满分 7 分) 已知 ( ) f x 是周期为 5 的连续函数,它在 0 x  的某个邻域内满足关系式 f (1 sin ) 3 (1 sin ) 8     x x f x  ( ) x 其中 ( )x 是当 x  时比 x 高阶的无穷小,且 ( ) f x 在 1x  处可导,求曲线 0 y  ( ) f x 在点 (6, f (6)) 处的切线方程. 十、(本题满分 8 分) 设曲线 y  2( ax a  0, x  与 0) 1y   交于点 A ,过坐标原点O 和点 A 的直线与曲 x 2 线 y 2 ax 围成一平面图形.问 a 为何值时,该图形绕 x 轴旋转一周所得的旋转体体积最大? 最大体积是多少? 十一、(本题满分 8 分) 函数 ( ) f x 在[0, ) 上可导, (0) 1  且满足等式 f  ( ) f x  ( ) f x  x (1)求导数 ( ) f x ; x 1   1 0 f ( ) t dt  0, (2)证明:当 0 x  时,成立不等式 xe   ( ) 1 f x  成立 十二、(本题满分 6 分) 1 1 2 0 1     2 ,     1     设               ,   0     0 ,     8   A  T  , B  T  .其中 T 是的转置, 求解方程 2 2B A x A x B x     2 4 4 十三、(本题满 7 分)  已知向量组 1  0     1 ,     1    2       a   2 ,   1   3  b     1     0    与向量组 1       1   2 ,   3    2  3     0 ,     1    3       9 6 7       具有相同的秩,且 3 可由 1 ,   线性表出,求 ,a b 的值. , 2 3 一、填空题 参考答案
(1)【答案】 1 6 【详解】 lim 0 x  arctan x  ln 1 2   3 x x  3  2 x  3  ln 1 2 x   lim 0 x  arctan 2 x x 3  x 1 洛  lim 0 x   1 1 2 x  6 x 2  lim 0 x  2 6 x 2 x   1  2 x    1 6 (2)设函数 y  ( ) y x 由方程 2xy 【答案】 (ln 2 1)dx    所确定,则 y x xdy   0 . 【详解】 方法 1:对方程 2xy   两边求微分,有 x y xy 2 ln 2 (  xdy  ) ydx  . dx dy  由所给方程知,当 0 x  时 1y  . 将 0 x  , 1y  代入上式,有 ln 2 dx   dx dy  . 所以, xdy   0 (ln 2 1)  dx . 方法 2:两边对 x 求导数,视 y 为该方程确定的函数,有 xy 2 ln 2 (  xy   y ) 1   y  . 当 0 x  时 1y  ,以此代入,得 y  ln 2 1  ,所以 xdy   0 (ln 2 1)  dx . (3)【答案】  3 【详解】由于被积函数在 2 照不定积分计算,再对其求极限即可. x  处没有定义,则该积分为广义积分.对于广义积分,可以先按 作积分变量替换,令 x   2 , t x   2 2 t dx  2 tdt ,   2 dx 7) ( x  x  2   0 2 t  9) t 2 ( t dt 2   1 3 arctan  0 t 3 2   3 2   . 3  (4)【答案】 2 x y  1 【公式】 y  kx b  为 y  ( ) f x 的斜渐近线的计算公式: k  y lim , x x  x  x   b  lim [ x   x  x   ( ) f x  kx ] 【详解】 k  lim x  y x  lim (2 x   11 ) e x x  2,
b  lim ( x  y  2 ) x  lim[(2 x  x  1) e 1 x  2 ] x 令 1 x u   lim( 0 u   u 2 e  2 u  e u )  lim(  0 u  u 2( e  1) u  u e ) u e   1  lim( u   0 u  2 u u  u e ) 2 1 1    所以,x   方向有斜渐近线 2 x y  . 当 x   时,类似地有斜渐近线 2 1 x y 1  . 总之,曲线 y  (2 x  1 1) x e 的斜渐近线方程为 2 x y 1  . (5)【答案】 1   1   0  0  0 2 2  0 0 0 0 0 3 0 3 4        【详解】先求出 ( ) E B   1 然后带入数值,由于 B  ( ) E A   1 ( ) E A  ,所以     ( E B  )  1     2( ) E A   1     1 2 2 2  0 0       0 4 4  0 E  ( ) E A   1 ( ) E A  ( ) E A   1 ( ) E A  -1   ) E A  ( ( -1   1 2 0 0   0 0   6 0  6 8   -1  1 ( ) E A    ) E A   1 1  0 0       0 2 2  0 0 0 0 0 3 0 3 4        二、选择题 (1)【答案】D 【详解】排除法: 如果 0a  ,则在 (   内 ( ) f x 的分母 ) , a e 必有零点 0x ,从而 ( ) f x 在 bx x x 处 0 不连续,与题设不符.不选 ( )A ,若 0b  ,则无论 0 a  还是 0 a  均有 lim ( ) f x x    与题 , 设 lim ( ) 0 f x  矛盾,不选 ( x  )B 和 ( )C .故选 ( )D . (2)【答案】C 【定理应用】判断极值的第二充分条件:设函数 ( ) f x 在 0x 出具有二阶导数且 f x 0( ) 0  , f x 0( ) 0  ,那么:(1) 当 f x 0(  时,函数 ( ) ) 0 f x 在 0x 处取得极大值;
(2)当 f x 0(  时,函数 ( ) ) 0 f x 在 0x 处取得极小值; 【详解】令等式 f  ( ) x  [  ( )] f x 2  中 0 x  ,得 x f  (0) 0    f  (0) 2  ,无法利用判断极 0 值的第二充分条件,故无法判断是否为极值或拐点. 再求导数(因为下式右边存在,所以左边也存在): f  ( ) x  ( x    ( ) f x 2  )  1 2 ( ) f x f    ( ) x 以 0 x  代入,有 (0) 1 f   ,所以 f  (0)  lim 0 x   (0) f  ( ) x x   f 0  lim 0 x  f  ( ) x x  1 . 从而知,存在 0 x  去心邻域,在此去心邻域内, ( ) x 与 x 同号,于是推知在此去心 f 邻域内当 0 x  时曲线 y  ( ) f x 是凸的,在此去心临域内 0 x  时曲线 y  ( ) f x 是凹的, 点 (0, f (0)) 是曲线 y  ( ) f x 的拐点,选(C). (3)【答案】A 【分析】由选项答案可知需要利用单调性证明,关键在于寻找待证的函数. 题设中已知 ( ) f x g x '( ) 0,  想到设函数为相除的形式 ( ) f x ( ) g x . f '( ) ( ) x g x  【详解】 设 ( ) F x  ,则 ( ) F x    f ( ) f x ( ) g x '( ) ( ) x g x  2 ( ) g x ( ) '( ) f x g x  0, 则 ( )F x 在 a   时单调递减,所以对 a x b    , ( ) F a x b  ( ) F x  ( ) F b ,即 ( ) f a ( ) g a  ( ) f x ( ) g x  ( ) f b ( ) g b 得 ( ) ( ) f x g b  ( ) ( ), f b g x a   , ( x b )A 为正确选项. )C (4)【答案】 ( 【分析】本题有多种解法:(1)将含有 ( ) f x 的要求极限的表达式凑成已知极限的表达式, 或反之;(2)利用极限与无穷小的关系,从已知极限中解出 ( ) f x 代入要求极限式中;(3)将 具体函数用佩亚诺余项泰勒公式展开化简原极限. 【详解】 方法 1: 凑成已知极限
6  ( ) f x 2 x 6 x  ( ) xf x  3 x  6 x  sin 6 x sin 6  3 x x  ( ) xf x lim 0 x  6 x x sin 6  3 x 洛  lim 0 x  6 6cos6  x 2 3 x  lim 0 x  (由于 1 cos  lim 0 x  6  ( ) f x 2 x  lim 0 x  6 x x sin 6  3 x  lim 0 x  而 所以 6(1 cos6 ) x  2 3 x 21 x  2 ( ) x xf x  3 x  x sin 6  lim 0 x  12 (6 ) x  2 2 x 1 cos(6 ) x   2  36 1 2 (6 ) x 2 )  36 0 36   方法 2:由极限与无穷小关系,由已知极限式解出 ( ) xf x sin 6 x  3 x  , a lim 0 x  a  0 从而 sin 6 x  ( ) xf x  3 ax  ( ) f x  3 ax  x sin 6 x 3 ax  6  sin 6 x x 3 ax  6   3 x x sin 6 x  6  lim 0 x  所以 ( ) f x 2 x 6  2 x ax ( ) f x 2 x  lim 0 x  sin 6 x 3  6  3 x x 极限的四则运算  lim lim 0 x    a 0 x 6 x x sin 6  3 x 6 6cos6  x 2 3 x  lim 0 x  2 12 (6 ) x  2 2 x 36   0 lim 0  x 方法 3: 将sin 6x 在 0 x  处按佩亚诺余项泰勒公式展开至 3x 项: sin 6 x  6 x  3 (6 ) x 3!  (  x 3 ) 6  x  36 x 3  (  x 3 ), sin 6 x  3 x ( ) xf x 6 x   xf x ( ) 36 3  x 3 x  (  x 3 ) 6   ( ) f x 2 x  36  3 ) , ( x  3 x lim 0 x  6  ( ) f x 2 x  lim 0 x  sin 6 x ( ) xf x   3 x  36 lim 0  x 3 ) ( x  3 x   0 36 0 36.   于是 从而 (5)【答案】B y 【详解】由特解 1  x  e , y 2  2 xe  x ,对照常系数线性齐次微分方程的特征方程、特征根与 解的对应关系知道,2 r   为特征方程的二重根;由 3 y 1 e 可知 1 1 3 x r  为特征方程的单根, 因此特征方程为 ( r  1)( r 2  1)  3 r  r 2    1 0, r
由常系数齐次线性微分方程与特征方程的关系,得该微分方程为  y   y   y   y 0. 三【详解】 方法 1:为了求不定积分,首先需要写出 ( ) f x 的表达式.为此,令 ln x t ,有 x t e f ( ) t  f (ln ) x  x )  ln(1  x  ( ) f x dx    x e ln(1  x e dx ) ln(1  t e    t e ) ln(1  x e de )  x   e  x ln(1  x e )    e  x ln(1  x e )   x e  e  1 x x e dx x e  1 x e  1   x e dx 分部积分 拆项   e  x ln(1  x e )  (1  1 dx 1 dx 1 dx x x  x  x ) ) e e e e         ln(1 ln(1    ) e x   方法 2:作积分变量替换,命 ln t  , 1 t ln(1  x ( ) f x dx (ln ) t ln(1     dt      e e e )  x  x f  x x x x x x ) e   1 1 dx e  e  e  1  e  1  1 e  x ln(1 ) e   1   x x dx x de x ( d e  1) C  t )  ln(1  2 t dt    ln(1  ) t d 1     t   dt ] 分部积分 t )   t  ln(1 t ln(1  t ln(1 t ln(1  t  x e ) )      x e ) t 1    1 (1 t  1 ( t 1 dt t )   1  x t ) dt 1 1  ln(1 t  [         四【详解】先写出面积 ( )S t 的(分段)表达式, 部分分式求和 (1  t )    t ) ln(1 t  ln t  ln(1 ) t C   d x e )  C . 1 1 O 1 S(t) x+y=t 1 1
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