2002-数三真题、标准答案及解析
考研数学三(概率论与数理统计)历年真题试卷汇编15(题后含答案及解析)
考研数学三(概率论与数理统计)历年真题试卷汇编15(题后含答案及解析)题型有:1. 选择题 2. 填空题 3. 解答题选择题下列每题给出的四个选项中,只有一个选项符合题目要求。
1.[2002年] 设X1和X2是两个相互独立的连续型随机变量,它们的概率密度分别为f1(x)和.f2(x),分布函数分别为F1(x)和F2(x),则( ).A.f1(x)+f2(x)必为某一随机变量的概率密度B.F1(x)F2(x)必为某一随机变量的分布函数C.F1(x)+F2(x)必为某一随机变量的分布函数D.f1(x)f2(x)必为某一随机变量的概率密度正确答案:B解析:解一由命题3.2.1.2知,仅(B)入选.解二F1(x)F2(x)=P(X1≤x)P(X2≤x)=P(X1≤x,X2≤x).取X=max{X1,X2),并由于P(X1≤x,X2≤x)=P(max{X1,X2)≤x),则由定义可知,F1(x)F2(x)必为随机变量X=max{X1,X2}的分布函数.仅(B)入选.解三因故(A)不正确.又故(C)错误.取Xi在区间[0,2]上服从均匀分布,则于是有因而(D)也不成立.仅(B)入选.注:命题3.2.1.2 若F1(x),F2(x),…,Fn(x)分别是随机变量X1,X2,…,Xn的分布函数,则也是分布函数,且是随机变量max{X1,X2,…,X2)的分布函数.知识模块:概率论与数理统计2.[2011年] 设F1(x)与F2(x)为两个分布函数,其相应的概率密度f1(x)与f2(x)是连续函数,则必为概率密度的是( ).A.f1(x)f2(x)B.2f2(x)F1(x)C.f1(x)F2(x)D.f1(x)F2(x)+f2(x)F1(x)正确答案:D解析:解一因f1(x),f2(x),F1(x),F2(x)分别为随机变量的密度函数与分布函数,故f1(x)≥0,f2(x)≥0,0≤F1(x)≤1,0≤F2(x)≤1,所以f1(x)F2(x)+f2(x)F1(x)≥0.而故f1(x)F2(x)+f2(x)F1(x)为概率密度.仅(D)入选.解二由题设有则f1(x)F2(x)+f2(x)F1(x)=F1’(x)F2(x)+F1(x)F2’(x)=(F1(x)F2(x))’.因F1(x)F2(x)为随机变量max{X1,X2)的分布函数(见命题3.2.1.2),故其导数f1(x)F2(x)+f2(x)F1(x)必为随机变量max{X1,X2}的概率密度.仅(D)入选.注:命题3.2.1.2 若F1(x),F2(x),…,Fn(x)分别是随机变量X1,X2,…,Xn的分布函数,则也是分布函数,且是随机变量max{X1,X2,…,X2)的分布函数.知识模块:概率论与数理统计3.[2018年] 设随机变量X的概率密度f(x)满足f(1+x)=f(1-x),且则P{X ≤0}=( ).A.0.2B.0.3C.0.4D.0.5正确答案:A解析:因为f(1+x)=f(1-x),所以f(x)的图形关于x=1对称,因此P(x≤0)=P(x≥2).又因为所以P(x≤0)+P(x≥2)=2P(x≤0)=1-0.6=0.4,从而P(x≤0)=0.2,故选(A).知识模块:概率论与数理统计4.[2010年] 设随机变量X的分布函数则P(X=1)=( ).A.0B.1/2C.1/2-e-1D.1-e-1正确答案:C解析:因P(X=1)=P(X≤1)-P(X<1)=F(1)-F(1-0),而故P(X=1)=1-e-1-1/2=1/2-e-1.仅(C)入选.知识模块:概率论与数理统计5.[2013年] 设X1,X2,X3是随机变量,且X1~N(0,1),X2~N(0,22),X3~N(5,32),pi=P{-2≤Xi≤2)(i=1,2,3),则( ).A.p1>p2>p3B.p2>p1>p3。
2024考研(数学三)真题答案及解析完整版
2024考研(数学三)真题答案及解析完整版2024年全国硕士研究生入学考试数学(三)真题及参考答案考研数学三考什么内容?数学三在高等数学这一部分因为要求的内容相对较少,所以很多学校经济类、管理类专业在本科期间所用教材并非理工类专业通常会使用的《高等数学》同济大学版,更多的学校本科阶段的教材是中国人民大学版《微积分》。
而考数学三的同学中在实际复习过程中使用哪一本教材的都有)(函数、极限、连续、一元函数微分学、一元函数积分学、多元函数微积分学、无穷级数、常微分方程与差分方程);线性代数(行列式、矩阵、向量、线性方程组、矩阵的特征值和特征向量、二次型);概率论与数理统计(随机事件和概率、随机变量及其分布、多维随机变量及其分布、随机变量的数字特征、大数定律和中心极限定理、数理统计的基本概念、参数估计、假设检验)。
考研的考试内容有哪些一、考研公共课:政治、英语一、英语二、俄语、日语、数学一、数学二、数学三,考研公共课由国家教育部统一命题。
各科的考试时间均为3小时。
考研的政治理论课(马原22分、毛中特30分、史纲14分、思修18分、形势与政策16分)。
考研的英语满分各为100分(完型10分、阅读理解60分、小作文10分、大作文20分)。
数学(其中理工科考数一、工科考数二、经管类考数三)满分为150分。
数一的考试内容分布:高数56%(84分)、线代22%(33分)、概率22%(33分);数二的内容分布:高数78%(117分)、线代22%(33分);数三的内容分布:高数56%(84分)、线代22%(33分)、概率22%(33分)。
这些科目的考试知识点和考试范围在各科考试大纲上有详细规定,一般变动不大,因此可以参照前一年的大纲,对一些变动较大的科目,必须以新大纲为准进行复习。
二、考研专业课统考专业课:由国家教育部考试中心统一命题,科目包括:西医综合、中医综合、计算机、法硕、历史学、心理学、教育学、农学。
其中报考教育学、历史学、医学门类者,考专业基础综合(满分为300分);报考农学门类者,考农学门类公共基础(满分150分)。
考研数学:2002年考研数学三_真题及答案(精校版)
设
P
1
T T 1 ,则 B P A P PT AP 1 AP B
T
T
T
A PT BPT , A ( PT BPT )
T 两边左乘 P ,得 B ( P ) P
T T
1
1
故知 B ( P AP ) 的对应于特征值 的特征向量为 PT ,即应选(B).
T
1T
( PT ) PT A ( PT ) 成立.故应选(B).
(5)设随机变量 X 和 Y 都服从标准正态分布,则 (A) X Y 服从正态分布 (C) X 和 Y 都服从 分布
2 2
2
(
2 2
)
2
(B) X Y 服从 分布 (D) X 2 / Y 2 服从 F 分布
答案应填
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) 在闭区间 [a, b] 上有定义,在开区间 (a, b) 内可导,则 (A)当 f (a) f (b) 0 时,存在 (a, b) ,使 f ( ) 0 . (B)对任何 (a, b) ,有 lim[ f ( x) f ( )] 0 .
x 1
x (1,1] x 1
f ( 1) f ( 1) ,但 1 f ( x) 1 (当 x (1,1) ),不满足罗
尔中值定理,当然也不满足拉格朗日中值定理的结论.
(2)设幂级数
an xn 与 bn x n 的收敛半径分别为
n 1 n 1
a2 n 5 1 与 ,则幂级数 2 n x 的收敛 3 3 i 1 b n
考研真题【1987-2002考研数(三)真题及解析】2002考研数三真题及解析
2002年全国硕士研究生入学统一考试数学三试题一、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) 设常数12a ≠,则21lim ln .(12)nn n na n a →∞⎡⎤-+=⎢⎥-⎣⎦(2)交换积分次序:111422104(,)(,)yydy f x y dx dy f x y dx +=⎰⎰⎰.(3) 设三阶矩阵122212304A -⎛⎫⎪= ⎪ ⎪⎝⎭,三维列向量(),1,1T a α=.已知A α与α线性相关,则 a =.(4)则2X 和2Y 的协方差22cov(,)X Y =.(5) 设总体X 的概率密度为(),,(;)0,x e x f x x θθθθ--⎧≥=⎨<⎩若若而12,,,n X X X 是来自总体X 的简单随机样本,则未知参数θ的矩估计量为二、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 在闭区间[,]a b 上有定义,在开区间(,)a b 内可导,则 ( )(A)当()()0f a f b <时,存在(,)a b ξ∈,使()0f ξ=. (B)对任何(,)a b ξ∈,有lim[()()]0x f x f ξξ→-=.(C)当()()f a f b =时,存在(,)a b ξ∈,使()0f ξ'=. (D)存在(,)a b ξ∈,使()()()()f b f a f b a ξ'-=-.(2) 设幂级数1nn n a x ∞=∑与1nn n b x ∞=∑13,则幂级数221nn i na xb ∞=∑的收敛半径为 ( ) (A) 5 (B)(C) 13 (D)15(3) 设A 是m n ⨯矩阵,B 是n m ⨯矩阵,则线性方程组()0AB x = ( )(A)当n m >时仅有零解 (B)当n m >时必有非零解(C)当m n >时仅有零解 (D)当m n >时必有非零解(4) 设A 是n 阶实对称矩阵,P 是n 阶可逆矩阵,已知n 维列向量α是A 的属于特征值λ的 特征向量,则矩阵()1TP AP-属于特征值λ的特征向量是 ( )(A) 1P α- (B) TP α (C)P α (D)()1TP α-(5) 设随机变量X 和Y 都服从标准正态分布,则 ( )(A)X Y +服从正态分布 (B)22X Y +服从2χ分布(C)2X 和2Y 都服从2χ分布 (D)22/X Y 服从F 分布三、(本题满分5分)求极限 200arctan(1)lim(1cos )xu x t dt du x x →⎡⎤+⎢⎥⎣⎦-⎰⎰四、(本题满分7分)设函数(,,)u f x y z =有连续偏导数,且(,)z z x y =由方程xyzxe ye ze -=所确定,求du . 五、(本题满分6分)设2(sin ),sin x f x x =求()x dx . 六、(本题满分7分)设1D 是由抛物线22y x =和直线,2x a x ==及0y =所围成的平面区域;2D 是由抛物线22y x =和直线0y =,x a =所围成的平面区域,其中02a <<.(1)试求1D 绕x 轴旋转而成的旋转体体积1V ;2D 绕y 轴旋转而成的旋转体体积2V ; (2)问当a 为何值时,12V V +取得最大值?试求此最大值.七、(本题满分7分)(1)验证函数()()3693()13!6!9!3!nx x x x y x x n =+++++++-∞<<+∞满足微分方程x y y y e '''++=(2)利用(1)的结果求幂级数()303!nn x n ∞=∑的和函数.八、(本题满分6分)设函数(),()f x g x 在[,]a b 上连续,且()0g x >.利用闭区间上连续函数性质,证明存在一点[,]a b ξ∈,使()()()()bbaaf xg x dx f g x dx ξ=⎰⎰.九、(本题满分8分)设齐次线性方程组1231231230,0,0,n n n ax bx bx bx bx ax bx bx bx bx bx ax ++++=⎧⎪++++=⎪⎨⎪⎪++++=⎩其中0,0,2a b n ≠≠≥,试讨论,a b 为何值时,方程组仅有零解、有无穷多组解?在有无穷多组解时,求出全部解,并用基础解系表示全部解.十、(本题满分8分)设A 为三阶实对称矩阵,且满足条件220A A +=,已知A 的秩()2r A = (1)求A 的全部特征值(2)当k 为何值时,矩阵A kE +为正定矩阵,其中E 为三阶单位矩阵. 十一、(本题满分8分)假设随机变量U 在区间[]2,2-上服从均匀分布,随机变量1,1-1,11,1;1,1;U U X Y U U -≤-≤⎧⎧==⎨⎨>->⎩⎩若若若若试求:(1)X 和Y 的联合概率分布;(2)()D X Y +. 十二、(本题满分8分)假设一设备开机后无故障工作的时间X 服从指数分布,平均无故障工作的时间()E X 为5小时.设备定时开机,出现故障时自动关机,而在无故障的情况下工作2小时便关机.试求该设备每次开机无故障工作的时间Y 的分布函数()F y .2002年全国硕士研究生入学统一考试数学三试题解析一、填空题 (1)【答案】112a- 【详解】ln “”里面为1∞“”型,通过凑成重要极限形式来求极限, 1(12)12211limln limln 1(12)(12)nn a an n n na n a n a -⋅-→∞→∞⎡⎤⎡⎤-+=+⎢⎥⎢⎥--⎣⎦⎣⎦(12)11lim ln 112(12)n a n a n a -→∞⎡⎤=+⎢⎥--⎣⎦11ln 1212e a a==--.(2)【答案】2120(,)xxdx f x y dy ⎰⎰【详解】画出与原题中二次积分的限所对应的积分区域1D 与2D ,将它们的并集记为D . 于是111422104(,)(,)yydy f x y dx dy f x y dx +⎰⎰⎰(,)Df x y d σ=⎰⎰.再将后者根据积分定义化为如下形式,即2102x y x x →→从,从,所以2120(,)(,).xxDf x y d dx f x y dy σ=⎰⎰⎰⎰(3)【答案】1- 【详解】122212123,304134a a A a a α-⎛⎫⎛⎫⎛⎫ ⎪⎪ ⎪==+ ⎪⎪ ⎪ ⎪⎪ ⎪+⎝⎭⎝⎭⎝⎭由于A α与α线性相关,(两个非零向量线性相关,则对应分量成比例),所以有233411a a a a ++==,得 2334, 1.a a a +=+=- 或,(0)A k k αα=≠(两个非零向量线性相关,则其中一个可以由另一个线性表出)即 231341a a a k a ⎛⎫⎛⎫ ⎪ ⎪+= ⎪ ⎪ ⎪ ⎪+⎝⎭⎝⎭,得2334a ka a k a k =⎧⎪+=⎨⎪+=⎩,得 1.(1)a k =-=(4)【答案】0.02-.【详解】2X 、2Y 和2X 2Y 都是01-分布,而01-分布的期望值恰为取1时的概率p .由离散型随机变量X 和Y 的联合概率分布表可得2X 的可能取值为0和1,且2Y 的可能取值也为0和1,且X 和Y 的边缘分布为{}00.070.180.150.4P X ==++=;{}10.080.320.200.6P X ==++=; {}10.070.080.15P Y =-=+=;{}00.180.320.5P Y ==+=; {}10.150.200.35P Y ==+=;故有{}{}220,00,00.18,P X Y P X Y ======X0 10.4 0.6Y 1- 0 10.15 0.5 0.35{}{}{}220,10,10,10.070.150.22,P X Y P X Y P X Y =====-+===+= {}{}221,01,00.32,P X Y P X Y ======{}{}{}221,11,11,10.080.200.28,P X Y P X Y P X Y =====-+===+=而边缘分布律:{}{}2000.4P X P X ====,{}{}2110.6P X P X ====, {}{}2000.5P Y P Y ====,{}{}{}21110.150.350.5P Y P Y P Y ===-+==+=所以,22(,)X Y 的联合分布及其边缘分布为由上表同理可求得22X Y 的分布律为所以由01-分布的期望值恰为取1时的概率p 得到:2222222222()0.5()0.60,(0.28cov ()()0.280.60.50.02E X E Y E X Y X Y E X Y E X E Y ====-=-⨯=-,)(,)()(5)【答案】1X -.【详解】矩估计的实质在于用样本矩来估计相应的总体矩,此题中被估参数只有一个,故只需要用样本一阶原点矩(样本均值)来估计总体的一阶原点矩(期望) 期望 ()()()1x E X xf x dx xe dx θθθ+∞+∞---∞===+⎰⎰样本均值 11ni i X X n ==∑用样本均值估计期望有 EX X =,即 111ni i X n θ=+=∑,解得未知参数θ的矩估计量为 11ˆ11n i i X X n θ==-=-∑.二、选择题 (1)【答案】(B)【详解】方法1:论证法.由题设()f x 在开区间(,)a b 内可导,所以()f x 在(,)a b 内连续,因此,对于(,)a b 内的任意一点ξ,必有lim ()().x f x f ξξ→= 即有lim[()()]0x f x f ξξ→-=.故选(B).方法2:排除法.(A)的反例:1(,]()1x a b f x x a ∈⎧=⎨-=⎩,有()1,()1,()()10f a f b f a f b =-==-<,但()f x 在(,)a b 内无零点.(C)与(D)的反例,(1,1]()11xx f x x ∈-⎧=⎨=-⎩ (1)(1)1f f -==,但()1f x '=(当(1,1)x ∈-),不满足罗尔中值定理,当然也不满足拉格朗日中值定理的结论.故选(B).(2)【答案】(D)【详解】方法1:A 是m n ⨯矩阵,B 是n m ⨯矩阵,则AB 是m 阶方阵,因()min((),())r AB r A r B ≤.当m n >时,有()min((),())r AB r A r B n m ≤≤<.(系数矩阵的秩小于未知数的个数)方程组()0AB x =必有非零解,故应选(D).方法2:B 是n m ⨯矩阵, 当m n >时,,则()r B n =,(系数矩阵的秩小于未知数的个数)方程组0Bx =必有非零解,即存在00x ≠,使得00Bx =,两边左乘A ,得00ABx =,即0ABx =有非零解,故选(D).(3)【答案】(B)【详解】方法1:由题设根据特征值和特征向量的定义,A αλα=,A 是n 阶实对称矩阵,故TA A =.设()1TP APB -=,则111()TTT T T T T B P A P P AP P A P ---===上式左乘1T P-,右乘TP ,得111()()()T T T T T T P BP P P A P P ---=,即1T T A P BP -=,所以 1()T T A P BP ααλα-==两边左乘T P ,得 1()()T T T T P P BP P αλα-=得()T TB P P αλα=根据特征值和特征向量的定义,知1()TB P AP -=的对应于特征值λ的特征向量为T P α,即应选(B).方法2:逐个验算(A),(B),(C),(D)中哪个选项满足,由题设根据特征值和特征向量的定义,A αλα=,A 是n 阶实对称矩阵,故T A A =.设()1TP AP -属于特征值λ的特征向量为ξ,即()1TP APξλξ-=,其中()111TTTT T T P AP P A P P AP ---==对(A),即令1P ξα-=,代入111()TT P AP P P αλα---≠对(B),1()TT T P AP P α-1()TT T P A P P α-=1[())]T T TP A P P α-=TP A α=()T P λα=成立.故应选(B).(4)【答案】C【分析】(i)2χ变量的典型模式是:222212n X X X χ=+++,其中i X 要求满足:i X 相互独立,(0,1)iX N .称2χ为参数为n 的2χ变量.(ii) F 变量的典型模式是:12//X n F Y n =,其中,X Y 要求满足:X 与Y 相互独立,2212(),()Xn Yn χχ,称F 为参数为()12,n n 的F 变量.【详解】方法1:根据题设条件,X 和Y 均服从(0,1)N .故2X 和2Y 都服从2(1)χ分布,答案应选(C).方法2:题设条件只有X 和Y 服从(0,1)N ,没有X 与Y 的相互独立条件.因此,2X 与2Y的独立条件不存在,选(B)、(D)项均不正确.题中条件既没有X 与Y 独立,也没有(,)X Y 正态,这样就不能推出X Y +服从正态分布的选项(A).根据排除法,正确选项必为(C).三【详解】22000003arctan(1)arctan(1)limlim 1(1cos )2xu x u x x t dt du t dt du x x x→→⎡⎤⎡⎤++⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦-⎰⎰⎰⎰等 22arctan(1)lim32x x t dt x →+⎰洛洛20arctan(1)2lim 3x x x x →+⋅2346ππ=⋅=.四【详解】方法1:用一阶微分形式不变性求全微分.123du f dx f dy f dz '''=++(,)z z x y =由x y z xe ye ze -=所确定,两边求全微分,有()()()()()x y z x y z d xe ye d ze d xe d ye d ze -=⇒-= x x y y z z xe dx e dx ye dy e dy ze dz e dz ⇒+--=+,解出 (1)(1),(10).(1)x y z e x dx e y dydz z e z +-+=+≠+设 所以 du =123(1)(1)(1)x y z e x dx e y dyf dx f dy f e z +-+'''++⨯+1323(1)(1)(1)(1)x yz ze x e yf f dx f f dy e z e z ⎡⎤⎡⎤++''''=++-⎢⎥⎢⎥++⎣⎦⎣⎦ 方法2:1323,u z u zf f f f x x y y∂∂∂∂''''=+=+∂∂∂∂(根据多元函数偏导数的链式法则) 下面通过隐函数求导得到z x ∂∂,z y∂∂.由x y zxe ye ze -=两边对x 求偏导数,有 (),x x z z z xe e ze e x∂+=+∂ 得x xz zz xe e x ze e∂+=∂+,(10)z +≠设.类似可得,y y z z z ye e y ze e ∂+=-∂+,代入,u u x y ∂∂∂∂表达式 1323(),()x xy yz zz zu xe e u ye e f f f f x ze e y ze e ∂+∂+''''=+⋅=-⋅∂+∂+, 再代入 u udu dx dy x y∂∂=+∂∂中,得du 1323(1)(1)(1)(1)x yz ze x e yf f dx f f dy e z e z ⎡⎤⎡⎤++''''=++-⎢⎥⎢⎥++⎣⎦⎣⎦.五【详解】首先要从2(sin )sin xf x x=求出()f x . 命2sin u x =,则有sin x =x =()f u =(通过换元求出函数的表达式)arcsin ()x f x dxx == sin 2sin cos cos ttt tdt t⎰(换元积分法) sin t tdt =2⎰[]2cossin t t t C=-++(分部积分法)2C ⎡=+⎣.六【分析】旋转体的体积公式:设有连续曲线:()()y f x a x b Γ=≤≤,()0f x ≥与直线,x a x b ==及x 轴围成平面图形绕x 轴旋转一周产生旋转体的体积2()baV f x dx π=⎰.【详解】(1) ()2225142(32)5aV xdx a ππ==-⎰22222420202a V a a x dy a a πππ=-=<<⎰.(2) 54124(32)5V V V a a ππ=+=-+ 根据一元函数最值的求法要求驻点,令34(1)0dVa a daπ=-=, 得1a =. 当01a <<时0dV da >,当12a <<时0dVda<,因此1a =是V 的唯一极值点且是极大值点,所以是V 的最大值点,129max 5V π=.七【解】(1) 369331()113(3)!(3)!nnn x x x x x y x n n ∞==+++++=+∑+!6!9!,由收敛半径的求法知收敛半径为∞,故由幂级数在收敛区间上逐项可导公式得3311()(1)(3)!(3)!nn n n x x y x n n ∞∞=='⎛⎫''=+= ⎪⎝⎭∑∑3113(3)!n n nx n -∞==∑311(31)!n n x n -∞==-∑,同理得 321(32)!n n x y n -∞=''=-∑从而 ()()()y x y x y x '''++32313111()()(1)(32)!(31)!(3)!n n nn n n x x x n n n --∞∞∞====+++--∑∑∑ 11!nn x n ∞==+∑(由x e 的麦克劳林展开式)x e =这说明,30()(3)!n n x y x n ∞==∑是微分方程xy y y e '''++=的解,并且满足初始条件310(0)1(3)!n n y n ∞==+∑1=,3110(0)(31)!n n y n -∞='=-∑0=. (2)微分方程xy y y e '''++=对应的齐次线性方程为0y y y '''++=,其特征方程为210λλ++=,其特征根为12-±,所以其通解为212[cossin ]22xy e C x C x -=+. 另外,该非齐次方程的特解形式为xy ce =,代入原非齐次方程得x x x xce ce ce e ++=,所以13c =.故微分方程xy y y e '''++=的通解为2121[sin ]3x x y e C x C x e -=++. 故22121211[cossin ][sin cos ]2222223x xx y e C x C x e C x x e --'=-⨯++-⨯++222112111(2(22222223x x x e C C x e C C x e --=-⨯-⨯-⨯-⨯+由初始条件(0)1,(0)0y y '==得0212100022211212111[00]331110(20(2022311223e C C e C e C C e C C e C C ---⎧=++=+⎪⎪⎪=-⨯--⨯-+⎨⎪⎪⎪=-++⎩解得11211311023C C ⎧+=⎪⎪⎨⎪-+=⎪⎩, 于是得到惟一的一组解:122,0.3C C ==从而得到满足微分方程x y y y e '''++=及初始条件(0)1,(0)0y y '==的解,只有一个,为221cos 323x x y e x e -=+另一方面,由(1)已知30()(3)!n n x y x n ∞==∑也是微分方程xy y y e '''++=及初始条件(0)1,(0)0y y '==的解,由微分方程解的唯一性,知321211cos ().(3)!323xn x n x e x e x n ∞-=+=+-∞<<+∞∑八【详解】方法1:因为()f x 与()g x 在[],a b 上连续,所以存在1x 2x 使得1[,]()max ()x a b f x M f x ∈==,2[,]()min ()x a b f x m f x ∈==,满足()m f x M ≤≤.又()0g x >,故根据不等式的性质()()()()mg x f x g x Mg x ≤≤根据定积分的不等式性质有()()()(),b b baaam g x dx f x g x dx M g x dx ≤≤⎰⎰⎰所以 ()().()babaf xg x dxm M g x dx≤≤⎰⎰由连续函数的介值定理知,存在[,]a b ξ∈,使()()()()babaf xg x dxf g x dxξ=⎰⎰即有()()()()bbaaf xg x dx f g x dx ξ=⎰⎰.方法2:因为()f x 与()g x 在[],a b 上连续,且()0g x >,故()()baf xg x dx ⎰与()bag x dx ⎰都存在,且()0.bag x dx >⎰记()()()babaf xg x dxh g x dx=⎰⎰,于是()()()(),bbbaaaf xg x dxh g x dx hg x dx ==⎰⎰⎰即(())()0baf x hg x dx -=⎰因此必存在(,)a b ξ∈使()f h ξ=.不然,则在(,)a b 内由连续函数的零点定理知要么()f x h -恒为正,从而根据积分的基本性质得(())()0ba f x h g x dx ->⎰;要么()f x h -恒为负,同理得(())()0baf x hg x dx -<⎰,均与(())()0baf x hg x dx -=⎰不符.由此推知存在(,)a b ξ∈使()f h ξ=,从而()()()()bbaaf xg x dx f g x dx ξ=⎰⎰.九【详解】方法1:对系数矩阵记为A 作初等行变换21311000000n a b b b a b b b b a b b b a a b A bb a b b a a b b b ba b a a b -- -⎛⎫⎛⎫⎪⎪-- ⎪ ⎪ ⎪ ⎪=→-- ⎪ ⎪ ⎪⎪ ⎪ ⎪--⎝⎭⎝⎭行行行行行行当(0)a b =≠时,()1,0r A AX ==的同解方程组为120n x x x +++=,基础解系中含有1n -个(未知数的个数-系数矩阵的秩)线性无关的解向量,取23,,...,n x x x 为自由未知量,分别取231,0,...,0n x x x ===,230,1,...,0n x x x ===,…,230,0,...,1n x x x ===得方程组1n -个线性无关的解[][][]1211,1,0,,0,1,0,1,0,,0,,1,0,,0,1T T Tn ξξξ-=-=-=-,为基础解系,方程组0AX =的全部解为112211n n X k k k ξξξ--=+++,其中(1,2,1)i k i n =-是任意常数.当a b ≠时,000000ab b b b a a bA b a a bb a a b ⎛⎫⎪-- ⎪ ⎪→-- ⎪⎪⎪--⎝⎭23110010101001a b a b n a b a b bb ---⎛⎫⎪- ⎪ ⎪→- ⎪ ⎪ ⎪-⎝⎭行/()行/()行/() 12131(1)000110010101001bb n ba n b-⨯-⨯-⨯+-⎛⎫⎪-⎪ ⎪→- ⎪ ⎪ ⎪-⎝⎭行行行行行行 当a b ≠且(1)a n b ≠--时,(1)0A a n b =+-≠,(),0r A n AX ==仅有零解. 当(1)a n b =--时,()1,0r A n AX =-=的同解方程组是121310,0,0,n x x x x x x -+=⎧⎪-+=⎪⎨⎪⎪-+=⎩…… 基础解系中含有1个线性无关的解向量,取1x 为自由未知量,取11x =,得方程组1个非零解[]1,1,,1Tξ=,即其基础解系,故方程组的全部解为X k ξ=,其中k 是任意常数.方法2:方程组的系数行列式a b b bb a b b A b b abb b ba=(1)(1)2...(1)1(1)a n b b bb a n ba b b n a n b b ab a n b b ba+-+-+-+-把第,,列加到第列111[(1)]11b bb a bb an b b ab b ba +-提取第列的公因子 1210003-1[(1)]000-1000bbb a b an ba bna b--+---第行第行第行第行第行第行1[(1)]()n a n b a b -=+--(1)当a b ≠且(1)a n b ≠--时,0A ≠,()r A n =方程组只有零解. (2)当(0)a b =≠时,a a a a a a a a A a a a a a a aa ⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦21000031000010000a a aa n ⎡⎤-⎢⎥⎢⎥-⎢⎥⎢⎥⎢⎥-⎢⎥⎣⎦第行第行第行第行第行第行111100001100000000a ⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⨯⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦第行 方程组的同解方程组为120n x x x +++=基础解系中含有1n -个(未知数的个数-系数矩阵的秩)线性无关的解向量,取23,,...,n x x x 为自由未知量,分别取231,0,...,0n x x x ===,230,1,...,0n x x x ===,…, 230,0,...,1n x x x ===得方程组1n -个线性无关的解[][][]1211,1,0,,0,1,0,1,0,,0,,1,0,,0,1T T Tn ξξξ-=-=-=-,为基础解系,方程组0AX =的全部解为112211n n X k k k ξξξ--=+++,其中(1,2,1)i k i n =-是任意常数.(1)当(1)(0)a n b b =--≠时,(1)(1)(1)(1)n bb b bbn b b b A b b n bb b b b n b -⎛⎫⎪- ⎪ ⎪=- ⎪ ⎪ ⎪-⎝⎭1,2,...,11111111111111111n bn n nn ⨯-⎛⎫⎪- ⎪ ⎪→- ⎪ ⎪ ⎪-⎝⎭行分别111121003100100n n n n nn n n -⎛⎫-⎪-⎪- ⎪- ⎪ ⎪- ⎪-⎝⎭行行行行行行 111111002,...,101011001n n n -⎛⎫⎪- ⎪ ⎪-⨯⎪ ⎪ ⎪-⎝⎭行分别000011002,...,10101001n ⎛⎫ ⎪-⎪ ⎪- ⎪ ⎪ ⎪-⎝⎭把第行都依次加到第1行 ()1r A n =-,其同解方程组是121310,0,0,n x x x x x x -=⎧⎪-=⎪⎨⎪⎪-=⎩…… 基础解系中含有1个线性无关的解向量,取1x 为自由未知量,取11x =,得方程组1个非零解[]1,1,,1Tξ=,即其基础解系,故方程组的全部解为X k ξ=,其中k 是任意常数.十【详解】(1) 设λ是A 的任意特征值,α是A 的属于λ的特征向量,根据特征值、特征向量的定义,有 ,0,A αλαα=≠ ①两边左乘A ,得 2A αA λαλλα==2λα= ②②+2*①得 ()()2222A Aαλλα+=+因220A A +=,0α≠,从而上式()()22220A Aαλλα+=+=,所以有220λλ+=,故A 的特征值λ的取值范围为0,2-.因为A 是实对称矩阵,所以必相似于对角阵Λ,且Λ的主对角线上元素由A 的特征值组成,且()()2r A r =Λ=,故A 的特征值中有且只有一个0.(若没有0,则222-⎡⎤⎢⎥Λ=-⎢⎥⎢⎥-⎣⎦,故()()3r A r =Λ=与已知矛盾;若有两个0,则200-⎡⎤⎢⎥Λ=⎢⎥⎢⎥⎣⎦,故()()1r A r =Λ=与已知矛盾;若三个全为0,则000⎡⎤⎢⎥Λ=⎢⎥⎢⎥⎣⎦,故()()0r A r =Λ=与已知矛盾). 故220A -⎡⎤⎢⎥Λ=-⎢⎥⎢⎥⎣⎦即A 有特征值1232,0λλλ==-=.(2)A kE +是实对称矩阵,A 有特征值1232,0λλλ==-=,知A kE +的特征值为2,2,k k k --.因为矩阵正定的充要条件是它的所有的特征值均大于零,故A kE +正定200k k ->⎧⇔⎨>⎩2k k >⎧⇔⎨>⎩2k ⇔> 故2k >时A kE +是正定矩阵.十一【分析】(,)X Y 有四个可能值,可以逐个求出.在计算过程中要注意到取值与U 的值有关.U 的分布为均匀分布,计算概率不用积分都行,可以直接看所占区间的长度比例即可.【详解】(,)X Y 只有四个可能值(1,1),(1,1),(1,1)(1,1)----和.依照题意,有{}{}{}1(2)11,11,11;2(2)4P X Y P U U P U ---=-=-=≤-≤=≤-==--{}{}{}1,11,10;P X Y P U U P =-==≤->=∅= {}{}{}11,11,111;2P X Y P U U P U ==-=>-≤=-<≤={}{}{}11,11,11.4P X Y P U U P U ===>->=>=于是,(,)X Y 分布为(2) 因为22()()[()]D X Y E X Y E X Y +=+-+,所以我们应该知道X Y +和2()X Y +的分布律.对离散型随机变量,X Y +的取值可能有2,0,2;-2()X Y +的取值可能有0和4;{}{}121,1,4P X Y P X Y +=-==-=-={}{}{}1101,11,10,22P X Y P X Y P X Y +====-+=-==+= {}{}121,1,4P X Y P X Y +=====(){}{}2100,2P X Y P X Y +==+==(){}{}{}214222P X Y P X Y P X Y +==+=-++==.X Y +和2()X Y +的分布律分别为和所以由离散型随机变量的数学期望计算公式有:{}1()nk k k E X x P X x ==⋅=∑所以有,2224()0,()2442E X Y E X Y +=-+=+==. 22()()[()]2D X Y E X Y E X Y +=+-+=十二【详解】首先找出随机变量Y 的表达式. Y 由X 和2(小时)来确定,所以min(,2)Y X =.指数分布的X 的分布参数为 11,()5E X λ==其密度函数为:1510()500x X ex f x x -⎧>⎪=⎨⎪≤⎩其中0λ>是参数由分布函数的定义:{}{}()min(,2)F y P Y y P X y =≤=≤(1) 当0y <时,()0Y F y =(因为{}min ,2Y X =,其中X 和2都大于0,那么小于0是不可能事件)(2) 当2y ≥时,()1Y F y =(因为{}min ,2Y X =最大也就取到2,所以小于等于2是一定发生的,是必然事件)(3) 当02y ≤<时, {}{}{}()min(,2)F y P Y y P X y P X y =≤=≤=≤115501()15x y yyX f x dx e dx e ---∞===-⎰⎰所以1500()10212y Y y F y e y y -<⎧⎪⎪=-≤<⎨⎪≥⎪⎩。
2022数三真题答案及解析
2022数三真题答案及解析年数学三真题答案及解析年的数学三真题考试是备受关注的一场考试,许多考生都对这场考试有着很高的期望和希望。
本文将为大家提供年数学三真题的答案及解析,希望能够帮助大家更好地理解和掌握数学知识。
一、选择题1. 题目:A点到BC的距离为3,若点A到直线BC的距离为2,则BC的斜率为()。
选项:A. 1/2 B. 2 C. -1/2 D. -2答案及解析:B。
根据题目中所给条件,可以使用两点间距离公式计算得到A点到BC的距离为3.而点A到直线BC的距离为直线与A点的连线的垂直距离,即2.由此可以得出BC的斜率为2。
2. 题目:已知平面内两条直线的方程为y=ax+b和y=cx+d(a、b、c、d为实数且a≠c),若这两条直线的斜率与另一条直线的斜率互为倒数,则实数a、b、c、d满足的关系式是()。
选项:A. b-d-(ac-bd)/(a-c)>0 B. b-d-(ac-bd)/(a-c)=0 C. b-d-(ac-bd)/(a-c)<0 D. b-d-(ac-bd)/(a-c)无法判断答案及解析:A。
题目中给出的关系式要求两条直线的斜率互为倒数,即a×c=-1.根据题目中给出的方程,可知这两条直线的斜率分别为a和c,因此也满足a×c=-1的关系。
由此可以推导出b-d-(ac-bd)/(a-c)>0。
二、完成题1. 题目:设四位正整数n能被11整除,且满足n=1+10a+100b+1000c,则n的单位数为()。
答案及解析:6。
根据题目所给的条件,可以得到10a+100b+1000c必须能被11整除。
根据整除法则,可以将它们的和的奇数项减去偶数项,结果为11的倍数。
而1是奇数项,因此必须得到偶数项的和为11的倍数。
由此可以推导出10a-100b+1000c=0。
解方程得到a=b,代入原式得到c=a-1。
由此可得n=a+a×10+a×100+(a-1)×1000。
考研数学三(函数、极限、连续)历年真题试卷汇编1(题后含答案及解析)
考研数学三(函数、极限、连续)历年真题试卷汇编1(题后含答案及解析)题型有:1. 选择题 2. 填空题 3. 解答题选择题下列每题给出的四个选项中,只有一个选项符合题目要求。
1.[2004年]函数在区间( )内有界.A.(-1,0)B.(0,1)C.(1,2)D.(2,3)正确答案:A解析:解一大家知道,若f(x)在有限闭区间[a,b]上连续,则f(x)一定在[a,b]上有界,但若f(x)在开区间(a,b)内连续,则f(x)在(a,b)内未必有界,而如果再附加条件和存在,则f(x)必在(a,b)内有界,这就是命题1.1.1.1(2).由于下述极限存在,又f(x)在(-1,0)内连续,故由命题1.1.1.1(2)知f(x)在(-1,0)内有界.仅(A)入选.解二因可补充定义则补充定义后的函数f(x)成为有界闭区间[-1,0]上的连续函数.利用有界闭区间上连续函数的有界性可知f(x)在[-1,0)[-1,0]上有界.仅(A)入选.解三因由命题[1.1.1.1(1):如果x∈(a,b),或则f(x)在(a,b)内无界。
即知,f(x)在(0,1)及(1,2),(2,3)内均无界.仅(A)入选.注:命题1.1.1.1 (1)如果x0(a,b),或则f(x)在(a,b)内无界.(2)如果和存在,且f(x)在(a,b)内连续,则f(x)在(a,b)内有界.知识模块:函数、极限、连续2.[2014年]设且a≠0,则当n充分大时,有( ).A.B.C.D.正确答案:A解析:解一由可取从而有不等式即亦即当a>0时有当a<0时有由式①、式②可知仅(A)入选.解二因由极限的定义,对任意ε>0,存在正整数N,使得n>N时,有|an一a|<ε,从而取时有即仅(A)入选.解三由得到取则存在N>0,当n>N时有即亦即故仅(A)入选.知识模块:函数、极限、连续3.[2000年]设对任意的x,总有φ(x)≤f(x)≤g(x),且则( ).A.存在且等于零B.存在但不一定为零C.一定不存在D.不一定存在正确答案:D解析:下面举反例说明(A),(B),(C)都不正确.仅(D)入选.令φ(x)=1-1/x2,f(x)=1,g(x)=1+1/x2,显然有φ(x)≤f(x)≤g(x),且这时有这说明(A)、(C)都不正确.事实上,满足上述条件的f(x),其极限不一定存在.因而(B)也不正确.例如,令φ(x)=x-1/x2,f(x)=x,g(x)=x+1/x2,显然它们均满足题设条件,但知识模块:函数、极限、连续4.[2015年]设{xn)是数列.下列命题中不正确的是( ).A.B.C.D.正确答案:D解析:由命题1.1.3.8的充分条件知选项(B)正确.由命题1.1.3.8的必要条件知选项(A)、(C)正确,因而仅(D)入选.注:命题1.1.3.8 如果与均存在且相等,则存在,且知识模块:函数、极限、连续5.[2009年]当x→0时,f(x)=x—sinax与g(x)=x2ln(1—bx)是等价无穷小量,则( ).A.a=1,b=-1/6B.a=1,b=1/6C.a=-1,b=-1/6D.a=-1,b=1/6正确答案:A解析:解一因故必存在,所以必有因而a=1.再由-a3/(6b)=1得-1/(6b)=1,故b=-1/6.仅(A)入选.解二反复利用洛必达法则求之.即a3=-6b(排除(B)、(C)).又因存在,而故必有即1-a=0,故a=1,从而b=-1/6.仅(A)入选.注:命题1.1.3.1 当x→0时,有(2)x-sinx~x3/6;1-cosλ~λx2(λ为常数). 知识模块:函数、极限、连续6.[2010年]若则a等于( ).A.0B.1C.2D.3正确答案:C解析:解一即a=2.仅(C)入选.解二由题设知,a-1=1,故a=2.仅(C)入选.知识模块:函数、极限、连续7.[2014年]设P(x)=a+bx+cx2+dx3,当x→0时,若P(x)=-tanx是比x3高阶的无穷小,则下列选项中错误的是( ).A.a=0B.b=1C.c=0D.正确答案:D解析:由题设得故a=0,b-1=0,c=0,即a=0,b=1,c=0,仅(D)入选.知识模块:函数、极限、连续填空题8.[2012年]设函数则正确答案:解析:当x=e时,y=lnx-1,故知识模块:函数、极限、连续9.[2012年]正确答案:解析:知识模块:函数、极限、连续10.[2009年]正确答案:3e/2解析:知识模块:函数、极限、连续11.[2015年]正确答案:解析:知识模块:函数、极限、连续12.[2002年]设常数则正确答案:解析:知识模块:函数、极限、连续13.[2005年]正确答案:2解析:解一当x→∞时,sin[2x/(x2+1)]~2x/(x2+1),由命题1.1.4.1 [*]其中m,n为正整数.得到[*] 解二令[*]则[*]故[*] 知识模块:函数、极限、连续14.[2007年]正确答案:0解析:解一因|sinx+cosx|≤|cosx|+|sinx|≤2,故sinx+cosx为有界变量,又根据命题1.1.3.6即得所求极限为0.解二当x→∞时,2x是比xk(k 为正整数)高阶的无穷大量,因而显然|sinx+cosx|≤2,于是由命题1.1.3.6即得所求极限为0.注:命题1.1.3.6 有界变量与无穷小量的乘积为无穷小量. 知识模块:函数、极限、连续解答题解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤。
2002年考研数学(三)真题及详细解析
2002 年全国硕士研究生入学统一考试数学三试题及解析一、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) ⑴ 设常数12a ≠,则21lim ln[]________(12)n n n na n a →∞-+=-. 【分析】将所求极限转换为1ln[1](12)lim1n n a n→∞+-,利用等价无穷小代换化简求解,或利用重要极限。
【详解】法一:11ln[1]211(12)(12)lim ln[]limlim 11(12)12nn n n n na n a n a n a an n→∞→∞→∞+-+--===-- 法二:11(12)12122111lim ln[]lim ln[1]lim ln (12)(12)12n a n aa n n n n na e n a n a a-⨯--→∞→∞→∞-+=+==---⑵ 交换积分次序:111422104(,)(,)________yyydy f x y dx dy f x y dx +=⎰⎰⎰⎰.【分析】写出对应的二重积分积分域D 的不等式,画出D 的草图后,便可写出先对y 后对x 的二次积分【详解】对应的积分区域12D D D =+,其中11(,)0,4D x y y y x y ⎧⎫=≤≤≤≤⎨⎬⎩⎭2111(,),422D x y y y x ⎧⎫=≤≤≤≤⎨⎬⎩⎭画出D 的草图如右图所示,则D 也可表示为 21(,)0,2D x y x x y x ⎧⎫=≤≤≤≤⎨⎬⎩⎭故211114222104(,)(,)(,)yxyyxdy f x y dx dy f x y dx dx f x y dy +=⎰⎰⎰⎰⎰⎰⑶ 设三阶矩阵122212304A -⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦,三维列向量(,1,1)Ta α=。
已知A α与α线性相关,则______a =。
【分析】由A α与α线性相关知,存在常数k 使得A k αα=,及对应坐标成比例,由此求出a【详解】由于122212123304134a a A a a α-⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥==+⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥+⎣⎦⎣⎦⎣⎦由A α与α线性相关可得:233411a a a a ++==,从而1a =-。
2002考研数学三真题及超详细答案解析
2002年全国硕士研究生入学统一考试数学三试题解析一、填空题 (1)【答案】112a- 【详解】ln “”里面为1∞“”型,通过凑成重要极限形式来求极限, 1(12)12211limln limln 1(12)(12)nn a an n n na n a n a -⋅-→∞→∞⎡⎤⎡⎤-+=+⎢⎥⎢⎥--⎣⎦⎣⎦(12)11lim ln 112(12)n a n a n a -→∞⎡⎤=+⎢⎥--⎣⎦11ln 1212e a a==--.(2)【答案】2120(,)xxdx f x y dy ⎰⎰【详解】画出与原题中二次积分的限所对应的积分区域1D 与2D ,将它们的并集记为D . 于是111422104(,)(,)yydy f x y dx dy f x y dx +⎰⎰⎰(,)Df x y d σ=⎰⎰.再将后者根据积分定义化为如下形式,即2102x y x x →→从,从,所以2120(,)(,).xxDf x y d dx f x y dy σ=⎰⎰⎰⎰(3)【答案】1- 【详解】122212123,304134a a A a a α-⎛⎫⎛⎫⎛⎫ ⎪⎪ ⎪==+ ⎪⎪ ⎪ ⎪⎪ ⎪+⎝⎭⎝⎭⎝⎭由于A α与α线性相关,(两个非零向量线性相关,则对应分量成比例),所以有233411a a aa++==,得2334, 1.a a a+=+=-或,(0)A k kαα=≠(两个非零向量线性相关,则其中一个可以由另一个线性表出)即231341a aa ka⎛⎫⎛⎫⎪ ⎪+=⎪ ⎪⎪ ⎪+⎝⎭⎝⎭,得2334a kaa ka k=⎧⎪+=⎨⎪+=⎩,得 1.(1)a k=-=(4)【答案】0.02-.【详解】2X、2Y和2X2Y都是01-分布,而01-分布的期望值恰为取1时的概率p.由离散型随机变量X和Y的联合概率分布表可得2X的可能取值为0和1,且2Y的可能取值也为0和1,且X和Y的边缘分布为{}00.070.180.150.4P X==++=;{}10.080.320.200.6P X==++=;{}10.070.080.15P Y=-=+=;{}00.180.320.5P Y==+=;{}10.150.200.35P Y==+=;故有{}{}220,00,00.18,P X Y P X Y======{}{}{}220,10,10,10.070.150.22, P X Y P X Y P X Y=====-+===+= {}{}221,01,00.32,P X Y P X Y======{}{}{}221,11,11,10.080.200.28, P X Y P X Y P X Y=====-+===+=而边缘分布律:{}{}2000.4P X P X====,{}{}2110.6P X P X====,{}{}2000.5P Y P Y====,{}{}{}21110.150.350.5P Y P Y P Y===-+==+=所以,22(,)X Y的联合分布及其边缘分布为由上表同理可求得22X Y 的分布律为所以由01-分布的期望值恰为取1时的概率p 得到:2222222222()0.5()0.60,(0.28cov ()()0.280.60.50.02E X E Y E X Y X Y E X Y E X E Y ====-=-⨯=-,)(,)()(5)【答案】1X -.【详解】矩估计的实质在于用样本矩来估计相应的总体矩,此题中被估参数只有一个,故只需要用样本一阶原点矩(样本均值)来估计总体的一阶原点矩(期望) 期望 ()()()1x E X xf x dx xe dx θθθ+∞+∞---∞===+⎰⎰样本均值 11ni i X X n ==∑用样本均值估计期望有 EX X =,即 111ni i X n θ=+=∑,解得未知参数θ的矩估计量为 11ˆ11n i i X X n θ==-=-∑.二、选择题 (1)【答案】(B)【详解】方法1:论证法.由题设()f x 在开区间(,)a b 内可导,所以()f x 在(,)a b 内连续,因此,对于(,)a b 内的任意一点ξ,必有lim ()().x f x f ξξ→= 即有lim[()()]0x f x f ξξ→-=.故选(B).方法2:排除法.(A)的反例:1(,]()1x a b f x x a ∈⎧=⎨-=⎩,有()1,()1,()()10f a f b f a f b =-==-<,但()f x 在(,)a b 内无零点.(C)与(D)的反例,(1,1]()11x x f x x ∈-⎧=⎨=-⎩ (1)(1)1f f -==,但()1f x '= (当(1,1)x ∈-),不满足罗尔中值定理,当然也不满足拉格朗日中值定理的结论.故选(B).(2)【答案】(D)【详解】方法1:A 是m n ⨯矩阵,B 是n m ⨯矩阵,则AB 是m 阶方阵,因()min((),())r AB r A r B ≤.当m n >时,有()min((),())r AB r A r B n m ≤≤<.(系数矩阵的秩小于未知数的个数)方程组()0AB x =必有非零解,故应选(D).方法2:B 是n m ⨯矩阵, 当m n >时,,则()r B n =,(系数矩阵的秩小于未知数的个数)方程组0Bx =必有非零解,即存在00x ≠,使得00Bx =,两边左乘A ,得00ABx =,即0ABx =有非零解,故选(D).(3)【答案】(B) 【详解】方法1:由题设根据特征值和特征向量的定义,A αλα=,A 是n 阶实对称矩阵,故TA A =.设()1TP APB -=,则111()TTT T T T T B P A P P AP P A P ---===上式左乘1T P-,右乘TP ,得111()()()T T T T T T P BP P P A P P ---=,即1T T A P BP -=,所以 1()T T A P BP ααλα-==两边左乘TP ,得 1()()T T T T P P BP P αλα-=得()T TB P P αλα=根据特征值和特征向量的定义,知1()TB P AP -=的对应于特征值λ的特征向量为T P α,即应选(B).方法2:逐个验算(A),(B),(C),(D)中哪个选项满足,由题设根据特征值和特征向量的定义,A αλα=,A 是n 阶实对称矩阵,故TA A =.设()1TP AP-属于特征值λ的特征向量为ξ,即()1TP APξλξ-=,其中()111TTTT T T P AP P A P P AP ---==对(A),即令1P ξα-=,代入111()TT P AP P P αλα---≠对(B),1()TT T P AP P α-1()TT T P A P P α-=1[())]T T TP A P P α-=TP A α=()T P λα=成立.故应选(B).(4)【答案】C【分析】(i)2χ变量的典型模式是:222212n X X X χ=+++,其中i X 要求满足:i X 相互独立,(0,1)iX N .称2χ为参数为n 的2χ变量.(ii) F 变量的典型模式是:12//X n F Y n =,其中,X Y 要求满足:X 与Y 相互独立,2212(),()Xn Yn χχ,称F 为参数为()12,n n 的F 变量.【详解】方法1:根据题设条件,X 和Y 均服从(0,1)N .故2X 和2Y 都服从2(1)χ分布,答案应选(C).方法2:题设条件只有X 和Y 服从(0,1)N ,没有X 与Y 的相互独立条件.因此,2X 与2Y的独立条件不存在,选(B)、(D)项均不正确.题中条件既没有X 与Y 独立,也没有(,)X Y 正态,这样就不能推出X Y +服从正态分布的选项(A).根据排除法,正确选项必为(C).三【详解】22000003arctan(1)arctan(1)limlim 1(1cos )2xu x u x x t dt du t dt du x x x→→⎡⎤⎡⎤++⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦-⎰⎰⎰⎰等 22arctan(1)lim32x x t dt x →+⎰洛洛20arctan(1)2lim 3x x x x →+⋅2346ππ=⋅=.四【详解】方法1:用一阶微分形式不变性求全微分.123du f dx f dy f dz '''=++(,)z z x y =由x y z xe ye ze -=所确定,两边求全微分,有()()()()()x y z x y z d xe ye d ze d xe d ye d ze -=⇒-=x x y y z z xe dx e dx ye dy e dy ze dz e dz ⇒+--=+,解出 (1)(1),(10).(1)x y ze x dx e y dydz z e z +-+=+≠+设 所以 du =123(1)(1)(1)x y z e x dx e y dyf dx f dy f e z +-+'''++⨯+1323(1)(1)(1)(1)x yz ze x e yf f dx f f dy e z e z ⎡⎤⎡⎤++''''=++-⎢⎥⎢⎥++⎣⎦⎣⎦ 方法2:1323,u z u zf f f f x x y y∂∂∂∂''''=+=+∂∂∂∂(根据多元函数偏导数的链式法则) 下面通过隐函数求导得到z x ∂∂,z y∂∂.由x y zxe ye ze -=两边对x 求偏导数,有 (),x x z z z xe e ze e x∂+=+∂ 得x xz zz xe e x ze e ∂+=∂+,(10)z +≠设.类似可得,y y z z z ye e y ze e ∂+=-∂+,代入,u u x y ∂∂∂∂表达式 1323(),()x xy yz z z z u xe e u ye e f f f f x ze ey ze e∂+∂+''''=+⋅=-⋅∂+∂+, 再代入 u udu dx dy x y∂∂=+∂∂中,得 du 1323(1)(1)(1)(1)x y z ze x e yf f dx f f dy e z e z ⎡⎤⎡⎤++''''=++-⎢⎥⎢⎥++⎣⎦⎣⎦.五【详解】首先要从2(sin )sin xf x x=求出()f x .命2sin u x =,则有sin x =x =()f u=(通过换元求出函数的表达式)arcsin ()x f x dx x ==sin 2sin cos cos ttt tdt t⎰(换元积分法)sin t tdt =2⎰[]2cos sin t t t C =-++(分部积分法)2C ⎡=+⎣.六【分析】旋转体的体积公式:设有连续曲线:()()y f x a x b Γ=≤≤,()0f x ≥与直线,x a x b ==及x 轴围成平面图形绕x 轴旋转一周产生旋转体的体积2()baV f x dx π=⎰.【详解】(1) ()2225142(32)5aV xdx a ππ==-⎰22222420202a V a a x dy a a πππ=-=<<⎰.(2) 54124(32)5V V V a a ππ=+=-+ 根据一元函数最值的求法要求驻点,令34(1)0dVa a daπ=-=, 得1a = . 当01a <<时0dV da >,当12a <<时0dVda<,因此1a =是V 的唯一极值点且是极大值点,所以是V 的最大值点,129max 5V π=.七【解】(1) 369331()113(3)!(3)!nnn x x x x x y x n n ∞==+++++=+∑+!6!9!,由收敛半径的求法知收敛半径为∞,故由幂级数在收敛区间上逐项可导公式得3311()(1)(3)!(3)!nn n n x x y x n n ∞∞=='⎛⎫''=+= ⎪⎝⎭∑∑3113(3)!n n nx n -∞==∑311(31)!n n x n -∞==-∑,同理得 321(32)!n n x y n -∞=''=-∑从而 ()()()y x y x y x '''++32313111()()(1)(32)!(31)!(3)!n n nn n n x x x n n n --∞∞∞====+++--∑∑∑ 11!nn x n ∞==+∑(由x e 的麦克劳林展开式)x e =这说明,30()(3)!n n x y x n ∞==∑是微分方程xy y y e '''++=的解,并且满足初始条件310(0)1(3)!n n y n ∞==+∑1=,3110(0)(31)!n n y n -∞='=-∑0=. (2)微分方程xy y y e '''++=对应的齐次线性方程为0y y y '''++=,其特征方程为210λλ++=,其特征根为122-±,所以其通解为212[cossin ]22xy e C x C x -=+. 另外,该非齐次方程的特解形式为xy ce =,代入原非齐次方程得x x x xce ce ce e ++=,所以13c =.故微分方程xy y y e '''++=的通解为2121[cossin ]223x x y e C x C x e -=++. 故22121211[cossin ][sin cos ]2222223x xx y e C x C x e C x x e --'=-⨯++-⨯++222112111(2(22222223x x x e C C x e C C x e --=-⨯-⨯-⨯-⨯+由初始条件(0)1,(0)0y y '==得0212100022*********[cos 0sin 0]22331110(20(2022222231123e C C e C e C C e C C e C C ---⎧=++=+⎪⎪⎪=-⨯--⨯-⨯+⎨⎪⎪⎪=-+⎩解得11211311023C C ⎧+=⎪⎪⎨⎪-+=⎪⎩, 于是得到惟一的一组解:122,0.3C C ==从而得到满足微分方程x y y y e '''++=及初始条件(0)1,(0)0y y '==的解,只有一个,为221cos 323x x y e x e -=+另一方面,由(1)已知30()(3)!n n x y x n ∞==∑也是微分方程xy y y e '''++=及初始条件(0)1,(0)0y y '==的解,由微分方程解的唯一性,知321211cos ().(3)!323xn x n x e x e x n ∞-=+=+-∞<<+∞∑八【详解】方法1:因为()f x 与()g x 在[],a b 上连续,所以存在1x 2x 使得1[,]()max ()x a b f x M f x ∈==,2[,]()min ()x a b f x m f x ∈==,满足()m f x M ≤≤.又()0g x >,故根据不等式的性质()()()()mg x f x g x Mg x ≤≤根据定积分的不等式性质有()()()(),b b baaam g x dx f x g x dx M g x dx ≤≤⎰⎰⎰所以 ()().()babaf xg x dxm M g x dx≤≤⎰⎰由连续函数的介值定理知,存在[,]a b ξ∈,使()()()()babaf xg x dxf g x dxξ=⎰⎰即有()()()()bbaaf xg x dx f g x dx ξ=⎰⎰.方法2:因为()f x 与()g x 在[],a b 上连续,且()0g x >,故()()baf xg x dx ⎰与()bag x dx ⎰都存在,且()0.bag x dx >⎰记()()()babaf xg x dxh g x dx=⎰⎰,于是()()()(),bbbaaaf xg x dxh g x dx hg x dx ==⎰⎰⎰即(())()0baf x hg x dx -=⎰因此必存在(,)a b ξ∈使()f h ξ=.不然,则在(,)a b 内由连续函数的零点定理知要么()f x h -恒为正,从而根据积分的基本性质得(())()0ba f x h g x dx ->⎰;要么()f x h -恒为负,同理得(())()0baf x hg x dx -<⎰,均与(())()0baf x hg x dx -=⎰不符.由此推知存在(,)a b ξ∈使()f h ξ=,从而()()()()bbaaf xg x dx f g x dx ξ=⎰⎰.九【详解】方法1:对系数矩阵记为A 作初等行变换21311000000n a b b b a b b b b a b b b a a b A bb a b b a a b b b ba b a a b -- -⎛⎫⎛⎫⎪⎪-- ⎪ ⎪ ⎪ ⎪=→-- ⎪ ⎪ ⎪⎪ ⎪ ⎪--⎝⎭⎝⎭行行行行行行当(0)a b =≠时,()1,0r A AX ==的同解方程组为120n x x x +++=,基础解系中含有1n -个(未知数的个数-系数矩阵的秩)线性无关的解向量,取23,,...,n x x x 为自由未知量,分别取231,0,...,0n x x x ===,230,1,...,0n x x x ===,…,230,0,...,1n x x x ===得方程组1n -个线性无关的解[][][]1211,1,0,,0,1,0,1,0,,0,,1,0,,0,1T T Tn ξξξ-=-=-=-,为基础解系,方程组0AX =的全部解为112211n n X k k k ξξξ--=+++,其中(1,2,1)i k i n =-是任意常数.当a b ≠时,000000ab b b b a a bA b a a bb a a b ⎛⎫⎪-- ⎪ ⎪→-- ⎪⎪⎪--⎝⎭23110010101001a b a b n a b a b bb ---⎛⎫⎪- ⎪ ⎪→- ⎪ ⎪ ⎪-⎝⎭行/()行/()行/() 12131(1)000110010101001bb n ba n b-⨯-⨯-⨯+-⎛⎫⎪-⎪ ⎪→- ⎪ ⎪ ⎪-⎝⎭行行行行行行 当a b ≠且(1)a n b ≠--时,(1)0A a n b =+-≠,(),0r A n AX ==仅有零解.当(1)a n b =--时,()1,0r A n AX =-=的同解方程组是121310,0,0,n x x x x x x -+=⎧⎪-+=⎪⎨⎪⎪-+=⎩…… 基础解系中含有1个线性无关的解向量,取1x 为自由未知量,取11x =,得方程组1个非零解[]1,1,,1Tξ=,即其基础解系,故方程组的全部解为X k ξ=,其中k 是任意常数.方法2:方程组的系数行列式a b b bb a b b A b b abb b ba=(1)(1)2...(1)1(1)a n b b bb a n b ab b n a n b b ab a n b b b a+-+-+-+-把第,,列加到第列111[(1)]11b bb a bba nb b ab b ba +-提取第列的公因子 1210003-1[(1)]000-1000bbb a b a n b a bn a b--+---第行第行第行第行第行第行1[(1)]()n a n b a b -=+--(1)当a b ≠且(1)a n b ≠--时,0A ≠,()r A n =方程组只有零解. (2)当(0)a b =≠时,a a a a a a aa A a a a a aa aa ⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦21000031000010000a a aa n ⎡⎤-⎢⎥⎢⎥-⎢⎥⎢⎥⎢⎥-⎢⎥⎣⎦第行第行第行第行第行第行111100001100000000a ⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⨯⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦第行方程组的同解方程组为120n x x x +++=基础解系中含有1n -个(未知数的个数-系数矩阵的秩)线性无关的解向量,取23,,...,n x x x 为自由未知量,分别取231,0,...,0n x x x ===,230,1,...,0n x x x ===,…, 230,0,...,1n x x x ===得方程组1n -个线性无关的解[][][]1211,1,0,,0,1,0,1,0,,0,,1,0,,0,1T T Tn ξξξ-=-=-=-,为基础解系,方程组0AX =的全部解为112211n n X k k k ξξξ--=+++,其中(1,2,1)i k i n =-是任意常数.(1)当(1)(0)a n b b =--≠时,(1)(1)(1)(1)n bb b bbn b b b A b b n bb b b b n b -⎛⎫⎪- ⎪ ⎪=- ⎪ ⎪ ⎪-⎝⎭1,2,...,11111111111111111n b n n nn ⨯-⎛⎫⎪- ⎪ ⎪→- ⎪ ⎪ ⎪-⎝⎭行分别111121003100100n n n n nn n n -⎛⎫-⎪- ⎪- ⎪- ⎪ ⎪- ⎪-⎝⎭行行行行行行 111111002,...,101011001n n n -⎛⎫⎪- ⎪ ⎪-⨯⎪ ⎪ ⎪-⎝⎭行分别000011002,...,10101001n ⎛⎫ ⎪- ⎪ ⎪- ⎪⎪ ⎪-⎝⎭把第行都依次加到第1行 ()1r A n =-,其同解方程组是121310,0,0,n x x x x x x -=⎧⎪-=⎪⎨⎪⎪-=⎩…… 基础解系中含有1个线性无关的解向量,取1x 为自由未知量,取11x =,得方程组1个非零解[]1,1,,1Tξ=,即其基础解系,故方程组的全部解为X k ξ=,其中k 是任意常数.十【详解】(1) 设λ是A 的任意特征值,α是A 的属于λ的特征向量,根据特征值、特征向量的定义,有 ,0,A αλαα=≠ ①两边左乘A ,得 2A αA λαλλα==2λα= ②②+2*①得 ()()2222A Aαλλα+=+因220A A +=,0α≠,从而上式()()22220A Aαλλα+=+=,所以有220λλ+=,故A 的特征值λ的取值范围为0,2-.因为A 是实对称矩阵,所以必相似于对角阵Λ,且Λ的主对角线上元素由A 的特征值组成,且()()2r A r =Λ=,故A 的特征值中有且只有一个0.(若没有0,则222-⎡⎤⎢⎥Λ=-⎢⎥⎢⎥-⎣⎦,故()()3r A r =Λ=与已知矛盾;若有两个0,则200-⎡⎤⎢⎥Λ=⎢⎥⎢⎥⎣⎦,故()()1r A r =Λ=与已知矛盾;若三个全为0,则000⎡⎤⎢⎥Λ=⎢⎥⎢⎥⎣⎦,故()()0r A r =Λ=与已知矛盾). 故220A -⎡⎤⎢⎥Λ=-⎢⎥⎢⎥⎣⎦即A 有特征值1232,0λλλ==-=.(2)A kE +是实对称矩阵,A 有特征值1232,0λλλ==-=,知A kE +的特征值为2,2,k k k --.因为矩阵正定的充要条件是它的所有的特征值均大于零,故A kE +正定200k k ->⎧⇔⎨>⎩2k k >⎧⇔⎨>⎩2k ⇔> 故2k >时A kE +是正定矩阵.十一【分析】(,)X Y 有四个可能值,可以逐个求出.在计算过程中要注意到取值与U 的值有关.U 的分布为均匀分布,计算概率不用积分都行,可以直接看所占区间的长度比例即可.【详解】(,)X Y 只有四个可能值(1,1),(1,1),(1,1)(1,1)----和.依照题意,有{}{}{}1(2)11,11,11;2(2)4P X Y P U U P U ---=-=-=≤-≤=≤-==--{}{}{}1,11,10;P X Y P U U P =-==≤->=∅= {}{}{}11,11,111;2P X Y P U U P U ==-=>-≤=-<≤={}{}{}11,11,11.4P X Y P U U P U ===>->=>=于是,(,)X Y 分布为(2) 因为22()()[()]D X Y E X Y E X Y +=+-+,所以我们应该知道X Y +和2()X Y +的分布律.对离散型随机变量,X Y +的取值可能有2,0,2;-2()X Y +的取值可能有0和4;{}{}121,1,4P X Y P X Y +=-==-=-={}{}{}1101,11,10,22P X Y P X Y P X Y +====-+=-==+= {}{}121,1,4P X Y P X Y +=====(){}{}2100,2P X Y P X Y +==+==(){}{}{}214222P X Y P X Y P X Y +==+=-++==.X Y +和2()X Y +的分布律分别为和所以由离散型随机变量的数学期望计算公式有:{}1()nk k k E X x P X x ==⋅=∑所以有,2224()0,()2442E X Y E X Y +=-+=+==. 22()()[()]2D X Y E X Y E X Y +=+-+=十二【详解】首先找出随机变量Y 的表达式. Y 由X 和2(小时)来确定,所以min(,2)Y X =.指数分布的X 的分布参数为 11,()5E X λ==其密度函数为: 1510()500x X ex f x x -⎧>⎪=⎨⎪≤⎩其中0λ>是参数由分布函数的定义:{}{}()min(,2)F y P Y y P X y =≤=≤(1) 当0y <时,()0Y F y =(因为{}min ,2Y X =,其中X 和2都大于0,那么小于0是不可能事件)(2) 当2y ≥时,()1Y F y =(因为{}min ,2Y X =最大也就取到2,所以小于等于2是一定发生的,是必然事件)(3) 当02y ≤<时, {}{}{}()min(,2)F y P Y y P X y P X y =≤=≤=≤115501()15x y yyX f x dx e dx e ---∞===-⎰⎰所以1500()10212y Y y F y e y y -<⎧⎪⎪=-≤<⎨⎪≥⎪⎩。
2009—数三真题、标准答案及解析
2009年全国硕士研究生入学统一考试数学三试题一、选择题:1~8小题,每小题4分,共32分,下列每小题给出的四个选项中,只有一个选项是符合题目要求的,请把所选项前的字母填在答题纸指定位置上.(1)函数3()sin x x f x xπ-=的可去间断点的个数为(A)1.(B)2. (C)3.(D)无穷多个.(2)当0x →时,()sin f x x ax =-与2()ln(1)g x x bx =-是等价无穷小,则(A)1a =,16b =-. (B )1a =,16b =. (C)1a =-,16b =-. (D )1a =-,16b =.(3)使不等式1sin ln x tdt x t>⎰成立的x 的范围是 (A)(0,1).(B)(1,)2π. (C)(,)2ππ. (D)(,)π+∞.(4)设函数()y f x =在区间[]1,3-上的图形为则函数()()0xF x f t dt =⎰的图形为(A)(B)(C)(D)(5)设,A B 均为2阶矩阵,*,A B *分别为,A B 的伴随矩阵,若||2,||3A B ==,则分块矩阵O A B O ⎛⎫⎪⎝⎭的伴随矩阵为(A)**32O B A O ⎛⎫⎪⎝⎭.(B)**23OB A O ⎛⎫⎪⎝⎭.(C)**32O A BO ⎛⎫⎪⎝⎭.(D)**23O A BO ⎛⎫⎪⎝⎭. (6)设,A P 均为3阶矩阵,TP 为P 的转置矩阵,且100010002T P AP ⎛⎫ ⎪= ⎪ ⎪⎝⎭,若1231223(,,),(,,)P Q ααααααα==+,则TQ AQ 为(A)210110002⎛⎫⎪ ⎪ ⎪⎝⎭.(B)110120002⎛⎫⎪⎪ ⎪⎝⎭.(C)200010002⎛⎫ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭.(D)100020002⎛⎫ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭.(7)设事件A 与事件B 互不相容,则(A)()0P AB =.(B)()()()P AB P A P B =. (C)()1()P A P B =-.(D)()1P A B ⋃=.(8)设随机变量X 与Y 相互独立,且X 服从标准正态分布(0,1)N ,Y 的概率分布为1{0}{1}2P Y P Y ====,记()z F Z 为随机变量Z XY =的分布函数,则函数()z F Z 的间断点个数为(A) 0. (B)1. (C)2 . (D)3.二、填空题:9~14小题,每小题4分,共24分,请将答案写在答题纸指定位置上. (9)cos 0x x →= .(10)设()y x z x e =+,则(1,0)zx ∂=∂ .(11)幂级数21(1)n n nn e x n ∞=--∑的收敛半径为 . (12)设某产品的需求函数为()Q Q P =,其对应价格P 的弹性0.2p ξ=,则当需求量为10000件时,价格增加1元会使产品收益增加 元.(13)设(1,1,1)T α=,(1,0,)T k β=,若矩阵T αβ相似于300000000⎛⎫⎪⎪ ⎪⎝⎭,则k = .(14)设1X ,2X ,…,n X 为来自二项分布总体(,)B n p 的简单随机样本,X 和2S 分别为样本均值和样本方差,记统计量2T X S =-,则ET = .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9分)求二元函数()22(,)2ln f x y x y y y =++的极值.(16)(本题满分10 分)计算不定积分ln(1dx +⎰(0)x >. (17)(本题满分10 分) 计算二重积分()Dx y dxdy -⎰⎰,其中22{(,)(1)(1)2,}D x y x y y x =-+-≤≥. (18)(本题满分11 分)(Ⅰ)证明拉格朗日中值定理,若函数()f x 在[],a b 上连续,在(),a b 上可导,则(),a b ξ∈,得证()'()()()f b f a f b a ξ-=-.(Ⅱ)证明:若函数()f x 在0x =处连续,在()0,,(0)σσ>内可导,且'0lim ()x f x A +→=,则'(0)f +存在,且'(0)f A +=.(19)(本题满分10 分)设曲线()y f x =,其中()f x 是可导函数,且()0f x >.已知曲线()y f x =与直线0,1y x ==及(1)x t t =>所围成的曲边梯形绕x 轴旋转一周所得的立体体积值是该曲边梯形面积值的t π倍,求该曲线的方程.(20)(本题满分11 分)设111A=111042--⎛⎫ ⎪- ⎪ ⎪--⎝⎭,1112ξ-⎛⎫⎪= ⎪ ⎪-⎝⎭. (Ⅰ)求满足21A ξξ=,231A ξξ=的所有向量2ξ,3ξ. (Ⅱ)对(Ⅰ)中的任意向量2ξ,3ξ,证明1ξ,2ξ,3ξ线性无关. (21)(本题满分11 分)设二次型2221231231323(,,)(1)22f x x x ax ax a x x x x x =++-+-. (Ⅰ)求二次型f 的矩阵的所有特征值.(Ⅱ)若二次型f 的规范形为2211y y +,求a 的值. (22)(本题满分11 分)设二维随机变量(,)X Y 的概率密度为0(,)0xe y xf x y -⎧<<=⎨⎩其他(Ⅰ)求条件概率密度()Y X f y x ; (Ⅱ)求条件概率11P X Y =⎡≤≤⎤⎣⎦. (23)(本题满分11分)袋中有一个红球,两个黑球,三个白球,现在放回的从袋中取两次,每次取一个,求以X 、Y 、Z 分别表示两次取球所取得的红、黑与白球的个数. (Ⅰ)求10P X Z ⎡==⎤⎣⎦;(Ⅱ)求二维随机变量(,)X Y 的概率分布.2009年全国硕士研究生入学统一考试数学三试题解析一、选择题:1~8小题,每小题4分,共32分,下列每小题给出的四个选项中,只有一个选项是符合题目要求的,请把所选项前的字母填在答题纸指定位置上.(1)函数3()sin x x f x xπ-=的可去间断点的个数为(A)1. (B)2. (C)3.(D)无穷多个.【答案】C. 【解析】()3sin x x f x xπ-=则当x 取任何整数时,()f x 均无意义故()f x 的间断点有无穷多个,但可去间断点为极限存在的点,故应是30x x -=的解1,2,30,1x =±320032113211131lim lim sin cos 132lim lim sin cos 132lim lim sin cos x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x ππππππππππππ→→→→→-→---==--==--== 故可去间断点为3个,即0,1±(2)当0x →时,()sin f x x ax =-与2()ln(1)g x x bx =-是等价无穷小,则(A)1a =,16b =-. (B )1a =,16b =. (C)1a =-,16b =-. (D )1a =-,16b =.【答案】A.【解析】2()sin ,()(1)f x x ax g x x ln bx =-=-为等价无穷小,则222200000()sin sin 1cos sin lim lim lim lim lim ()ln(1)()36x x x x x f x x ax x ax a ax a axg x x bx x bx bx bx→→→→→---==-⋅---洛洛230sin lim 166x a ax a b b axa→==-=-⋅ 36a b ∴=- 故排除(B)、(C). 另外201cos lim3x a axbx →--存在,蕴含了1cos 0a ax -→()0x →故 1.a =排除(D).所以本题选(A).(3)使不等式1sin ln xtdt x t>⎰成立的x 的范围是 (A)(0,1).(B)(1,)2π. (C)(,)2ππ. (D)(,)π+∞.【答案】A.【解析】原问题可转化为求111sin sin 1()ln xx x tt f x dt x dt dt t t t =-=-⎰⎰⎰11sin 11sin 0x x t t dt dt t t --==>⎰⎰成立时x 的取值范围,由1sin 0tt->,()0,1t ∈时,知当()0,1x ∈时,()0f x >.故应选(A).(4)设函数()y f x =在区间[]1,3-上的图形为则函数()()0xF x f t dt =⎰的图形为(A)(B)(C)(D)【答案】D.【解析】此题为定积分的应用知识考核,由()y f x =的图形可见,其图像与x 轴及y 轴、0x x =所围的图形的代数面积为所求函数()F x ,从而可得出几个方面的特征: ①[]0,1x ∈时,()0F x ≤,且单调递减. ②[]1,2x ∈时,()F x 单调递增. ③[]2,3x ∈时,()F x 为常函数.④[]1,0x ∈-时,()0F x ≤为线性函数,单调递增. ⑤由于F(x)为连续函数结合这些特点,可见正确选项为(D).(5)设,A B 均为2阶矩阵,*,A B *分别为,A B 的伴随矩阵,若||2,||3A B ==,则分块矩阵O A B O ⎛⎫⎪⎝⎭的伴随矩阵为(A)**32O B A O ⎛⎫⎪⎝⎭.(B)**23OB A O ⎛⎫⎪⎝⎭.(C)**32O A BO ⎛⎫⎪⎝⎭.(D)**23O A BO ⎛⎫⎪⎝⎭. 【答案】B.【解析】根据CC C E *=,若111,C C C CC C*--*==分块矩阵O A B O ⎛⎫⎪⎝⎭的行列式221236O A A B B O ⨯=-=⨯=(),即分块矩阵可逆 1111661O B BO A O A O A O B B O B O B O AO A O A **---*⎛⎫ ⎪⎛⎫⎛⎫⎛⎫ ⎪=== ⎪ ⎪ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎪⎝⎭1236132O BOB AO A O ****⎛⎫ ⎪⎛⎫== ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎪⎝⎭故答案为(B).(6)设,A P 均为3阶矩阵,TP 为P 的转置矩阵,且100010002T P AP ⎛⎫ ⎪= ⎪ ⎪⎝⎭,若1231223(,,),(,,)P Q ααααααα==+,则T Q AQ 为(A)210110002⎛⎫⎪ ⎪ ⎪⎝⎭.(B)110120002⎛⎫⎪⎪ ⎪⎝⎭.(C)200010002⎛⎫ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭.(D)100020002⎛⎫ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭.【答案】A.【解析】122312312312100(,,)(,,)110(,,)(1)001Q E αααααααααα⎡⎤⎢⎥=+==⎢⎥⎢⎥⎣⎦,即: 12121212122112(1)[(1)][(1)](1)[](1)100(1)010(1)002110100100210010010110110001002001002T T TT Q PE Q AQ PE A PE E P AP E E E ===⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥==⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎣⎦(7)设事件A 与事件B 互不相容,则(A)()0P AB =.(B)()()()P AB P A P B =. (C)()1()P A P B =-.(D)()1P A B ⋃=.【答案】D.【解析】因为,A B 互不相容,所以()0P AB = (A)()()1()P AB P AB P A B ==-,因为()P A B 不一定等于1,所以(A)不正确.(B)当(),()P A P B 不为0时,(B)不成立,故排除. (C)只有当,A B 互为对立事件的时候才成立,故排除.(D)()()1()1P AB P AB P AB ==-=,故(D)正确.(8)设随机变量X 与Y 相互独立,且X 服从标准正态分布(0,1)N ,Y 的概率分布为1{0}{1}2P Y P Y ====,记()z F Z 为随机变量Z XY =的分布函数,则函数()z F Z 的间断点个数为( ) (A) 0. (B)1. (C)2 .(D)3.【答案】 B.【解析】()()(0)(0)(1)(1)Z F z P XY z P XY z Y P Y P XY z Y P Y =≤=≤==+≤==1[(0)(1)]21[(00)(1)]2P XY z Y P XY z Y P X z Y P X z Y =≤=+≤==⋅≤=+≤=,X Y 独立1()[(0)()]2Z F z P x z P x z ∴=⋅≤+≤(1)若0z <,则1()()2Z F z z =Φ(2)当0z ≥,则1()(1())2Z F z z =+Φ0z ∴=为间断点,故选(B).二、填空题:9~14小题,每小题4分,共24分,请将答案写在答题纸指定位置上. (9)cos 0x x →=.【答案】32e . 【解析】cos cos 10xx x x -→→=02(1cos )lim 13x e x x→-=20212lim 13x e x x →⋅=32e =. (10)设()y xz x e =+,则(1,0)zx ∂=∂ .【答案】2ln 21+. 【解析】由()xy z x e=+,故()(),01xz x x =+()''ln(1)ln(1)1ln(1)1x x x x x dz x x e e x dx x ++⎡⎤⎡⎤⎡⎤=+==++⎣⎦⎢⎥⎣⎦+⎣⎦ 代入1x =得,()ln 21,01ln 22ln 212ze x∂⎛⎫=+=+ ⎪∂⎝⎭.(11)幂级数21(1)n n nn e x n ∞=--∑的收敛半径为 . 【答案】1e. 【解析】由题意知,()210nn n e a n --=>()()()()111122122111()11111n n n n n nn n nn e e ea n n e n a n e n e e +++++⎡⎤⎛⎫--⎢⎥ ⎪⎝⎭--⎢⎥⎣⎦=⋅=⋅→→∞⎡⎤+--+⎛⎫--⎢⎥ ⎪⎝⎭⎢⎥⎣⎦所以,该幂级数的收敛半径为1e(12)设某产品的需求函数为()Q Q P =,其对应价格P 的弹性0.2p ξ=,则当需求量为10000件时,价格增加1元会使产品收益增加 元. 【答案】8000.【解析】所求即为()QP Q P Q ''=+ 因为0.2p Q PQξ'==-,所以0.2Q P Q '=- 所以()0.20.8QP Q Q Q '=-+= 将10000Q =代入有()8000QP '=.(13)设(1,1,1)T α=,(1,0,)T k β=,若矩阵Tαβ相似于300000000⎛⎫ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭,则k = .【答案】2.【解析】T αβ相似于300000000⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦,根据相似矩阵有相同的特征值,得到T αβ的特征值为 T αβ为矩阵T αβ的对角元素之和,1300k ∴+=++,2k ∴=.(14)设1X ,2X ,…,n X 为来自二项分布总体(,)B n p 的简单随机样本,X 和2S 分别为样本均值和样本方差,记统计量2T X S =-,则ET = .【答案】2np【解析】由222()(1)ET E X S EX ES np np p np =-=-=--=.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9分)求二元函数()22(,)2ln f x y x y y y =++的极值.【解析】2(,)2(2)0x f x y x y '=+=,2(,)2ln 10y f x y x y y '=++=,故10,x y e= =. 2212(2),2,4xxyy xyf y f x f xy y''''''=+ =+ =. 则12(0,)12(2)xxef e ''=+,1(0,)0xyef ''=,1(0,)yy ef e ''=.0xxf ''>而2()0xy xx yy f f f ''''''-< ∴二元函数存在极小值11(0,)f e e=-.(16)(本题满分10 分)计算不定积分ln(1dx +⎰(0)x >.t =得22212,1(1)tdtx dx t t -= =--2221ln(1ln(1)1ln(1)11111dx t d t t dt t t t =+-+=---+⎰⎰⎰而22111112()11411(1)111ln(1)ln(1)2441dt dtt t t t t t t C t =---+-++--++++⎰⎰所以2ln(1)111ln(1ln 1412(1)1ln(1.2t t dx C t t t x C +++=+-+--+=++-⎰(17)(本题满分10 分) 计算二重积分()Dx y dxdy -⎰⎰,其中22{(,)(1)(1)2,}D x y x y y x =-+-≤≥. 【解析】由22(1)(1)2x y -+-≤得2(sin cos )r θθ≤+,32(sin cos )4()(cos sin )04Dx y dxdy d r r rdr πθθθθθπ+∴-=-⎰⎰⎰⎰ 332(sin cos )14(cos sin )034r d πθθθθθπ⎡+⎤=-⋅⎢⎥⎣⎦⎰ 2384(cos sin )(sin cos )(sin cos )34d πθθθθθθθπ=-⋅+⋅+⎰3384(cos sin )(sin cos )34d πθθθθθπ=-⋅+⎰3344438814(sin cos )(sin cos )(sin cos )3344d πππθθθθθθπ=++=⨯+⎰83=-.(18)(本题满分11 分)(Ⅰ)证明拉格朗日中值定理,若函数()f x 在[],a b 上连续,在(),a b 上可导,则(),a b ξ∈,得证()'()()()f b f a f b a ξ-=-.(Ⅱ)证明:若函数()f x 在0x =处连续,在()0,,(0)σσ>内可导,且'0lim ()x f x A +→=,则'(0)f +存在,且'(0)f A +=.【解析】(Ⅰ)作辅助函数()()()()()()f b f a x f x f a x a b aϕ-=----,易验证()x ϕ满足:()()a b ϕϕ=;()x ϕ在闭区间[],a b 上连续,在开区间(),a b 内可导,且''()()()()f b f a x f x b aϕ-=--.根据罗尔定理,可得在(),a b 内至少有一点ξ,使'()0ϕξ=,即'()f ξ'()()0,()()()()f b f a f b f a f b a b aξ--=∴-=--(Ⅱ)任取0(0,)x δ∈,则函数()f x 满足:在闭区间[]00,x 上连续,开区间()00,x 内可导,从而有拉格朗日中值定理可得:存在()()000,0,x x ξδ∈⊂,使得()0'00()(0)x f x f f x ξ-=-……()*又由于()'lim x f x A +→=,对上式(*式)两边取00x +→时的极限可得:()()000000'''0000()00lim lim ()lim ()0x x x x x f x f f f f A x ξξξ++++→→→-====-故'(0)f +存在,且'(0)f A +=.(19)(本题满分10 分)设曲线()y f x =,其中()f x 是可导函数,且()0f x >.已知曲线()y f x =与直线0,1y x ==及(1)x t t =>所围成的曲边梯形绕x 轴旋转一周所得的立体体积值是该曲边梯形面积值的t π倍,求该曲线的方程.【解析】旋转体的体积为22()()11x x t t V f dx f dx ππ==⎰⎰曲边梯形的面积为:()1x ts f dx =⎰,则由题可知22()()()()1111x x x x t t t tV ts f dx t f dx f dx t f dx πππ=⇒=⇒=⎰⎰⎰⎰两边对t 求导可得22()()()()()()11t x t t t x t t f f dx tf f tf f dx =+⇒-=⎰⎰继续求导可得''2()()()()()f t f t f t tf t f t --=,化简可得'1(2())()2()12dt f t t f t f t t dy y-=⇒+=,解之得1223t c y y -=⋅+在式中令1t =,则2(1)(1)0,()0,(1)1f f f t f -=>∴=,代入1223t cyy -=+得11,2)33c t y =∴=.所以该曲线方程为:230y x =.(20)(本题满分11 分)设111A=111042--⎛⎫ ⎪- ⎪ ⎪--⎝⎭,1112ξ-⎛⎫ ⎪= ⎪ ⎪-⎝⎭. (Ⅰ)求满足21A ξξ=,231A ξξ=的所有向量2ξ,3ξ. (Ⅱ)对(Ⅰ)中的任意向量2ξ,3ξ,证明1ξ,2ξ,3ξ线性无关. 【解析】(Ⅰ)解方程21A ξξ=()1111111111111,111100000211042202110000A ξ---------⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎪ ⎪ ⎪=-→→ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪---⎝⎭⎝⎭⎝⎭()2r A =故有一个自由变量,令32x =,由0Ax =解得,211,1x x =-=求特解,令120x x ==,得31x =故21101021k ξ⎛⎫⎛⎫ ⎪ ⎪=-+ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,其中1k 为任意常数解方程231A ξξ=2220220440A ⎛⎫ ⎪=-- ⎪ ⎪⎝⎭()21111022012,2201000044020000A ξ-⎛⎫ ⎪-⎛⎫ ⎪ ⎪=--→⎪ ⎪ ⎪ ⎪-⎝⎭ ⎪⎝⎭故有两个自由变量,令231,0x x =-=,由20A x =得11x = 令230,1x x ==-,由20A x =得10x =求得特解21200η⎛⎫- ⎪ ⎪= ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭故 3231102100010k k ξ⎛⎫-⎪⎛⎫⎛⎫⎪ ⎪ ⎪=-++ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪-⎝⎭⎝⎭ ⎪⎝⎭,其中23,k k 为任意常数(Ⅱ)证明:由于12121212122111121112(21)()2()(21)22221k k k k k k k k k k k k k -+--=+++-+-+-+102=≠故123,,ξξξ 线性无关.(21)(本题满分11 分)设二次型2221231231323(,,)(1)22f x x x ax ax a x x x x x =++-+-. (Ⅰ)求二次型f 的矩阵的所有特征值.(Ⅱ)若二次型f 的规范形为2211y y +,求a 的值.【解析】(Ⅰ) 0101111a A aa ⎛⎫ ⎪=- ⎪ ⎪--⎝⎭0110||01()1111111aaaE A aa a a λλλλλλλλ-----=-=---+---+222()[()(1)1][0()]()[()(1)2]()[22]19(){[(12)]}24()(2)(1)a a a a a a a a a a a a a a a a a λλλλλλλλλλλλλλλλ=---+--+-=---+-=--++--=-+--=--+--123,2,1a a a λλλ∴==-=+.(Ⅱ) 若规范形为2212y y + 1) 若10a λ==,则 220λ=-< ,31λ= ,不符题意2) 若20λ= ,即2a =,则120λ=>,330λ=>,符合3) 若30λ= ,即1a =-,则110λ=-< ,230λ=-<,不符题意 综上所述,故2a =(22)(本题满分11 分)设二维随机变量(,)X Y 的概率密度为0(,)0x e y x f x y -⎧<<=⎨⎩其他(Ⅰ)求条件概率密度()Y X f y x (Ⅱ)求条件概率11P X Y =⎡≤≤⎤⎣⎦ 【解析】(Ⅰ)由0(,)0x y xe f x y -<<⎧= ⎨⎩其它得其边缘密度函数()0xx x x f x e dy xe x --== >⎰故 |(,)1(|)0()y x x f x y f y x y x f x x== << 即 |1(|)0y x y xf y x x ⎧ 0<<⎪=⎨⎪ ⎩其它(Ⅱ)[1,1][1|1][1]P X Y P X Y P Y ≤≤≤≤=≤而111011[1,1](,)12xx x x y P X Y f x y dxdy dx e dy xe dx e ---≤≤≤≤====-⎰⎰⎰⎰⎰()|,0xxyY yf y e dx e e y y+∞---+∞==-= >⎰11101[1]|110y y P Y e dy e e e ----∴ ≤==-=-+=-⎰11122[1|1]11e e P X Y e e ----∴ ≤≤==--.(23)(本题满分11分)袋中有一个红球,两个黑球,三个白球,现在放回的从袋中取两次,每次取一个,求以X 、Y 、Z 分别表示两次取球所取得的红、黑与白球的个数. ①求10P X Z ⎡==⎤⎣⎦.②求二维随机变量(,)X Y 的概率分布.【解析】(Ⅰ)在没有取白球的情况下取了一次红球,利用压缩样本空间则相当于只有1个红球,2个黑球放回摸两次,其中摸了一个红球12113324(10)9C P X Z C C ⨯∴====⋅.(Ⅱ)X ,Y 取值范围为0,1,2,故()()()()()()()()()1111332311116666111223111166661122116611221166110,0,1,0461112,0,0,136311,1,2,10910,291,20,2,20C C C C P X Y P X Y C C C C C C C P X Y P X Y C C C C C C P X Y P X Y C C C C P X Y C C P X Y P X Y ⋅⋅========⋅⋅⋅⋅========⋅⋅⋅=======⋅⋅====⋅======。
2002-数一真题、标准答案及解析
2002年全国硕士研究生入学统一考试 理工数学一试题详解及评析一、填空题 (1)2ln edxx x+∞=∫.【答】 1. 【详解】()2101 1.ln ln |e edx x xx +∞+∞=−=−−=∫(2)已知函数()y y x =由方程2610ye xy x ++−=确定,则()''0y = . 【答】 -2. 【详解】将方程两边对x 求导,视y 为x 的函数,得''6620,y e y xy y x +++= (1) 再对x 求导,y ,'y 均视为x 的函数,得 ()2''''''61220,yye y ey xy y ++++= (2)当0x =时,由原方程知0,y =再以0x =,0y =代入(1)式中得()'0y =0,再代入(2)式中得()''0y =-2.(3)微分方程'''20yy y +=满足初始条件'011,2||x x y y ====的特解是 . 【答】 1y x =+21y x =+【详解】 令'y p =,则''',dy dp dp dy dpy p dx dx dy dx dy===== 原方程可化为20dyypp dp+= 于是 0p =或0dyypp dp+= 前者显然不满足初始条件'12|x y==,因此必有0dy yp p dp +=,积分得1,py C =即1.dyy C dx = 由初始条件'0011,2||x x y y ====得112C =,于是1,2dy y dx = 即 12ydy =积分得22.y x C =+ 再由初始条件01|x y==,得21C =.故所求特解为21y x =+ 或1y x =+(4)已知实二次型()()222123123121323,,444f x x x a x x x x xx x x x =+++++经正文变换x Py =,可化标准形216,f y =则a = .【答】 2. 【详解1】二次型()()222123123121323,,444f x x x a x x x x x x x x x =+++++所对应矩阵为2222,22a A a a ⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦标准形216f y =所对应矩阵为 600000.000B ⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦根据题设知,A B 为相似矩阵,所以,A B 的特征值相同,可见A 的三个特征值为6,0,0.而()()2222222 42a E A a aa a λλλλλλ−−−−=−−−−−−=−+−−⎡⎤⎡⎤⎣⎦⎣⎦可见46,20,a a +=−= 故有a =2【详解2】 由,A B 为相似矩阵知,对应特征多项式相同,即 E A E B λλ−=−于是有226002200,2200aa a λλλλλλ−−−−−−−=−−− 即()()()()()232232232426334426,a a a a a a λλλλλλλλλ−+−−=−⎡⎤⎡⎤⎣⎦⎣⎦−+−−+−=−比较同次幂的系数知 a =2 (5)设随机变量X 服从正态分布()()2,0N µσσ>;且二次方程240yy X ++=无实根的概率为12,则µ= . 【答】 4 【详解】二次方程240y y X ++=无实根的充要条件是40X −<.故由条件知有{}142P X >=于是{}{}14414124411X P X P X P X P Y P µµσσµµµσσσ−−⎧⎫=>=−≤=−≤⎨⎬⎩⎭−−−⎧⎫⎛⎞⎧⎫=−≤=−Φ⎨⎬⎨⎬⎜⎟⎩⎭⎝⎠⎩⎭()2212t xx eπ−−∞=−Φ=∫于是 4140 4.2µµµσσ−−⎛⎞Φ=⇒=⇒=⎜⎟⎝⎠二、选择题(1) 考虑二元函数(),f x y 的下面4条性质:①(),f x y 在点()00,x y 处连续;②(),f x y 在点()00,x y 处的两个偏导数连续; ③(),f x y 在点()00,x y 处可微;④(),f x y 在点()00,x y 处的两个偏导数存在. 若用“P Q ⇒”表示可由性质P 推出Q ,则有(A )②⇒③⇒① (B )③⇒②⇒① (C )③⇒④⇒① (D )③⇒①⇒④【 】【答】 应选(A )【详解】 若(),f x y 在点()00,x y 处的两个偏导数连续,则(),f x y 在点()00,x y 处可微,而可微又必联系,因此有②⇒③⇒①,故应选(A ).(2)设()01,2,3,n u n ≠=L 且lim 1,n n n u →∞=则级数()111111n n n n u u ∞+=⎛⎞−+⎜⎟+⎝⎠∑ 发散.(A)发散 (B )绝对收敛(C )条件收敛 (D )收敛性根据所给条件不能判定.【 】【答】 应选(C ) 【详解】 lim1,n nnu →∞=知11limlim 0,n n n nnu n u →∞→∞=⋅=又原级数的前n 项部分和为()()1122334111111111111111 1n n nn n n S u u u u u u u u u u ++++⎛⎞⎛⎞⎛⎞⎛⎞=+−+++++−+⎜⎟⎜⎟⎜⎟⎜⎟⎝⎠⎝⎠⎝⎠⎝⎠=+−L 可见有11lim n n S u →∞=,因此原级数收敛,排除(A ),(D ),再考虑()1111111111n n n n n n n u u u u ∞∞+==⎛⎞⎛⎞−+=+⎜⎟⎜⎟++⎝⎠⎝⎠∑∑因为 1lim lim1,1n n n n u n u n →∞→∞== 1111lim lim 1,11n n n n u n u n +→∞→∞++==+ 所以有11111,,n n n n u u ∞∞==+∑∑均发散,从而1111n nn u u ∞=⎛⎞+⎜⎟+⎝⎠∑也发散,故级数()111111n n n n u u ∞+=⎛⎞−+⎜⎟+⎝⎠∑条件收敛,应选(C ) (3)设函数()y f x =在()0,+∞内有界且可导,则 (A ) 当()lim 0x f x →+∞=时,必有()'lim 0x fx →+∞=(B ) ()'lim x fx →+∞存在时,必有()'lim0x f x →+∞= (C ) 当()0lim 0x f x +→=时,必有()'lim 0x f x +→=(D ) ()0lim 0x f x +→=存在时,必有()'lim 0x f x +→=【 】【答】 应选(B ) 【详解1】设()2sin ,x f x x=则()0lim 0x f x +→=,所以()f x 在()0,+∞内有界,由于()2222'2222cos sin sin 2cos x x x x f x x x x−==−可见()f x 在()0,+∞内可导,但()'lim x fx →+∞不存在,()'0lim10x f x +→=≠,排除(A ),(D ) 又设()sin f x x =,则()f x 在()0,+∞内有界且可导,()0lim 0x f x +→= 但 ()'lim limcos 10x x f x x ++→→==≠ 进一步排除(C ),故应选(B ). 【详解2】直接证明(B )正确,用反正法,由题设()'lim x fx →+∞存在,设()'lim 0,x f x A →+∞=≠不妨设0A >,则对于2Aε=>0,存在0X >,当x X >时,有 ()'.2Af x A ε−<=即 ()'222A A A A f x A =−<<+,可见()'2A f x >,在区间[],X x 上应用拉格朗日中值定理,有()()()()()()''2A f x f X f x X f X x X ζ=+−>+−于是 ,与题设()f x 在()0,+∞内有界矛盾,故()'lim 0x fx →+∞=(4)设有三张不同平面的方程123,1,2,3,i i i i a x a y a z b i ++==它们所组成的线性方程组的系数矩阵与增广矩阵的秩都是2,则这三张平面可能的位置关系为【 】【答】 应选(B )【详解】 由题设,线性方程组111213121222323132333a x a y a z b a x a y a z b a x a y a z b++=⎧⎪++=⎨⎪++=⎩ 系数矩阵和增广矩阵的秩相等且为2,由非齐次线性方程组解的判定定理知,此方程有无穷多组解,即三平面有无穷多个交点,对照四个选项,(A )只有一个交点;(C ),(D )无交点,因此只有(B )复合要求.(5)设1X 和2X 是任意两个相互独立的连续型随机变量,它们的概率密度分别为()1f x 和()2f x ,分布函数分别为()1F x 和()2F x ,则(A )()()12f x f x +必为某一随机变量的概率密度. (B )()()12f x f x 必为某一随机变量的概率密度. (C )()()12F x F x +必为某一随机变量的分布函数 (D )()()12F x F x 必为某一随机变量的分布函数.【 】【答】 应选(D ) 【详解】 由于()()()()12122,21,f x f x dx F F +∞−∞+=≠+∞++∞=≠⎡⎤⎣⎦∫因此可先排除(A ),(C ) 又设()1,00, 0x e x f x x −⎧>=⎨≤⎩ ,()222,00, 0x e x f x x −⎧>=⎨≤⎩则 ()()3122,00, 0x e x f x f x x −⎧>=⎨≤⎩显然不满足概率密度函数的要求,进一步排除(B ),故应选(D ). 事实上,可检验()()12F x F x 却是满足分布函数的三个条件.三、设函数()f x 在0x =的某邻域内具有一阶连续导数,且()()'00,00,f f≠≠若()()()20af h bf h f +−在0h →时是比h 高阶的无穷小,试确定,a b 的值.【详解1】 由题设,知()()()020lim0h af h bf h f h→+−=于是()()()()()0lim 20100.h af h bf h f a b f →+−=+−=⎡⎤⎣⎦ 由于()00,f ≠故必有10a b +−=又由洛比达法则,有()()()()()()()'''0020220lim lim 201h h af h bf h f af h bf h a b f h →→+−+===+因()'00,f≠故20,a b +=于是可解得 2,1a b ==− 【详解2】 由题设条件()()()()()()()()()()00200lim020000 lim 2h h af h bf h f ha f h fb f h f af bf f h h h →→+−=⎧⎫−−⎡⎤⎡⎤+−⎪⎪⎣⎦⎣⎦=++⎨⎬⎪⎪⎩⎭若上式右端第3项分子不为零,则上式得极限不存在,与左边为零矛盾,所以()()()()()000100af bf f a b f +−=+−=从而10a b +−=,于是原式可化为()()()()()()()()()()()00'''200lim020 lim 2020 20h h af h bf h f h a f h f b f h f h h af bf a b f →→+−=⎧⎫−−⎡⎤⎡⎤⎪⎪⎣⎦⎣⎦=+⎨⎬⎪⎪⎩⎭=+=+ 有20a b +=, 解得2,1a b ==−四、已知两曲线()2arctan 0,xt y f x y e −==∫在点()0,0处的切线相同,写出此切线方程,并求极限2lim n nf n →∞⎛⎞⎜⎟⎝⎠【详解】 由已知条件得()00f =,且()()2arctan '201,1|x x ef x−===+故所求切线方程为,y x =则()()'202lim lim 220 2.2n n f f n nf f n n→∞→∞⎛⎞−⎜⎟⎛⎞⎝⎠=⋅==⎜⎟⎝⎠五、计算二重积分()22max ,,x y Dedxdy ∫∫其中(){},|01,01D x y x y =≤≤≤≤【详解】设(){}(){}12,|01,0,|01,1D x y x y x D x y x x y =≤≤≤≤=≤≤≤≤于是()()()2222221222221122max ,max ,max ,110111x y x y x y DD D xyx y x y D D x y e dxdy e dxdy edxdye dxdy e dxdy dx e dy dy e dx xe dx ye dy e =+=+=+=+=−∫∫∫∫∫∫∫∫∫∫∫∫∫∫∫∫六、设函数()f x 在(),−∞+∞内具有一阶连续导数,L 是上半平面()0y >内的有向分段光滑曲线,其起点为(),a b ,终点为(),c d ,记()()222111Lx I y f xy dx y f xy dy y y⎡⎤⎡⎤=++−⎣⎦⎣⎦∫(1) 证明曲线积分I 与路径L 无关; (2) 当ab cd =时,求I 的值. 【详解】(1)因为()()()()2'2221111xy f xy f xy xyf xy x y y y f xy y y ⎧⎫∂⎡⎤−=−+⎨⎬⎣⎦∂⎩⎭⎧⎫∂⎡⎤=+⎨⎬⎣⎦∂⎩⎭在上半平面处成立,所以在上半平面内曲线积分I 与路径L 无关;(2)由于I 与路径无关,故可取积分路径L 为由点(),a b 到点(),c b 再到点(),c d 的折线段,于是有()()()()()()()222111 cd a b c d a b bc ad abbc ad abc I b f bx dx y f cy dy b y c a c c bf bx dx cf cy dy bd b c af t dt f t dtd b c af t dtd b ⎡⎤⎡⎤=++−⎣⎦⎣⎦−=+++−=−++=−+∫∫∫∫∫∫∫ 当ab cd =时,()0,adabf t dt =∫由此得c a Id b=−七、(1)验证函数()()()369313!6!9!3!nx x x x y x x n =++++++−∞<<+∞L L 满足微分方程''';x y y y e ++=(2) 利用(1)的结果求幂级数()303!nn x n ∞=∑的和函数.【详解】(1)因为()()()()369325831'1,3!6!9!3!,2!5!8!31!nn x x x x y x n x x x x y x n −=++++++=+++++−L L L L()()4732'',4!7!32!n x x x y x x n −=+++++−L L于是23'''1;2!3!x x x y y y x e ++=++++=L(2)对应齐次微分方程'''0y y y ++=的特征方程为210λλ++=特征根是1,21322i λ=−±,由于1a =不是特征根,可设非齐次微分方程的特解为 *xy Ae =将*y 代入方程'''y y y ++=xe 得1,3A =于是*13x y e = 故非齐次微分方程得通解为2212133cos sin 322x xx y e C e x C e x −−=++又显然()y x 满足初始条件()()'01,00.y y ==代入上式得 122,0.3C C == 故所求幂级数的各函数为()2123cos 332xx y e e x x −=+−∞<<+∞八、设有一小山,取它的底面所在的平面为xOy 坐标面,其底部所占的区域为(){}22,|75D x y x y xy =+−≤,小山的高底函数为()22,75h x y x y xy =−−+.(1)设()00,M x y 为区域D 上一点,问(),h x y 在该点沿平面上什么方向的方向导数最大?若记此方向导数的最大值为()00,g x y ,试写出()00,g x y 的表达式.(2)现欲利用此小山开展攀岩活动,为此需要在山脚寻找一上山度最大的点作为攀登的起点,也就是说,要在D 的边界线2275x y xy +−=上找出使(),g x y 达到最大值的点,试确定攀登起点的位置. 【详解】(1)根据梯度与方向导数的关系知,沿梯度方向导数值最大,且其值为()()()()()000000220000220000,22 22 558M g x y gradh y x i x y j y x x y x y x y ==−+−=−+−=+−(2)由题设,问题转化为求()00,g x y 220000558x y x y +−便起见,令()()222,,558f x y gx y x y xy ==+−,构造拉格朗日函数()()()22,,,558F x y f x y x y xy λλ=++−()()2210820 (1)10820 (2)750 Fx y y x x Fx y y x y Fx y xy λλλ∂=−+−=∂∂=−+−=∂∂=+−−=∂ (3) (1)与(2)相加得()()20.x y λ+−= 从而得,y x =−或2λ=若2λ=,由(1)得y x =,再由(3)得53,53x y =±=±若,y x =−由(3)得5,5x y =±=m 于是得到4个可能极值点:()()((12345,5;5,5;53,53;53,53.M M M M −−−−分别计算,有()()()()1234450;150.f M f M f M f M ====可见点1M 或2M 可作为攀登的起点.九、已知4阶方阵()1234,,,A αααα=1234,,,αααα均为4维列向量,其中234,,ααα线性无关,1232ααα=−,如果1234βαααα=+++,求线性方程组Ax β=的通解. 【详解1】令1234x x x x x ⎡⎤⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦,则由,得 112233441234x x x x αααααααα+++=+++, 将1232ααα=−代入上式,整理后得()()()122133442310x x x x x ααα+−+−++−=由234,,ααα线性无关,知12134230010x x x x x +−=⎧⎪−+=⎨⎪−=⎩解此方程组,得0132,0110x k ⎧⎫⎧⎫⎪⎪⎪⎪−⎪⎪⎪⎪=+⎨⎬⎨⎬⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎭⎩⎭其中k 为任意常数.【详解2】由234,,ααα线性无关和123420αααα=−+,知A 的秩为3,因此0Ax =的基础解系中只包含一个向量.由1234200αααα−++=,知1210⎧⎫⎪⎪−⎪⎪⎨⎬⎪⎪⎪⎪⎩⎭为齐次线性方程组0Ax =的一个解,所以其通解为12,10x k ⎧⎫⎪⎪−⎪⎪=⎨⎬⎪⎪⎪⎪⎩⎭k 为任意常数.再由()123412341111,,,1111A βαααααααα⎧⎫⎧⎫⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪=+++==⎨⎬⎨⎬⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎭⎩⎭,知1111⎧⎫⎪⎪⎪⎪⎨⎬⎪⎪⎪⎪⎩⎭为非齐次线性方程组Ax β=的一个特解,于是Ax β=的通解为1112,1110x k ⎧⎫⎧⎫⎪⎪⎪⎪−⎪⎪⎪⎪=+⎨⎬⎨⎬⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎭⎩⎭其中k 为任意常数.十、设,A B 为同阶方阵,(1)如果,A B 相似,试证,A B 的特征多项式相等; (2)举一个二阶方阵的例子说明(1)的逆命题不成立; (3)当,A B 均为实对称矩阵时,试证(1)的逆命题成立.【详解】(1)若,A B 相似,则存在可逆矩阵,P 使得1P AP B −=,故()111 E B E P AP P E A PP E A P E Aλλλλλ−−−−=−=−=−=−(2)令1111,0101A B ⎛⎞⎛⎞==⎜⎟⎜⎟⎝⎠⎝⎠则E A λ−=E B λ−=()21λ−但,A B 不相似,否则,存在可逆矩阵,P 使得11,B P AP P P E −−===矛盾.(3)由,A B 均为实对称矩阵知,,A B 均象素于对角阵,若,A B 得特征多项式相等,记特征多项式得根为1,,n λλL ,则有1111~,~n n A B λλλλλλ⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦O O 即存在可逆矩阵,P Q ,使1111n P AP Q BQ λλλ−−⎡⎤⎢⎥⎢⎥==⎢⎥⎢⎥⎣⎦O 于是()()111.PQA PQB −−−=故,A B 为相似矩阵.十一、设随机变量X 的概率密度为()1cos ,0220, x x f x π⎧≤≤⎪=⎨⎪⎩其他,对X 独立地重复观察4次,用Y 表示观察值大于3π的次数,求2Y 的数学期望. 【详解】 因为()333011331 1cos 2211sin 22|P X P X f x dxxdx x πππππ−∞−∞⎧⎫⎧⎫>=−≤=−⎨⎬⎨⎬⎩⎭⎩⎭=−=−=∫∫所以11~,42Y B ⎛⎞⎜⎟⎝⎠,从而 ()()()142,2111411,22E Y np D Y np p ==⋅=⎛⎞=−=⋅⋅−=⎜⎟⎝⎠故 ()()()222125E Y D Y E Y =+=+=⎡⎤⎣⎦十二、设总体X 的概率分布为X0 1 2 3P2θ()21θθ−2θ12θ−其中102θθ⎛⎞<<⎜⎟⎝⎠是未知参数,利用总体X 的如下样本值3,1,3,0,3,1,2,3,求θ的矩估计值和最大似然估计值. 【详解】()()()220121231234E X θθθθθθ=×+×−+×+×−=−()13130312328x =×+++++++=令(),E X x =即 342,θ−= 得θ的矩估计值为14θ=对于给定的样本值,似然函数为(){}()()()()1234567824222463,1,3,0,3,1,2,3 2112 4112L P X X X X X X X X θθθθθθθθθ==========−−⎡⎤⎣⎦=−−则()()()ln ln 46ln 2ln 14ln 12,L θθθθ=++−+− 那么()()2ln 62862824112112d d θθθθθθθθθθ−+=−−=−−−− 令ln 0,d d θθ=解得 (1,21713,12θ=± 但(117122θ=>,不合题意,故θ的最大似然估计值(1713θ=12。
2002年全国卷高考理科数学真题及答案
2002年全国卷高考理科数学真题及答案本试卷分第I 卷(选择题)和第II 卷(非选择题)两部分.第I 卷1至2页.第II 卷3至9页.共150分.考试时间120分钟.第Ⅰ卷(选择题共60分)一、选择题:本大题共12小题,每小题5分,共60分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的.1.圆1)1(22=+-y x 的圆心到直线y x =的距离是 A .21B .23C .1D .32.复数3)2321(i +的值是 A .i -B .iC .1-D .13.不等式0|)|1)(1(>-+x x 的解集是 A .}10|{<≤x x B .0|{<x x 且}1-≠x C .}11|{<<-x xD .1|{<x x 且}1-≠x4.在)2,0(π内,使x x cos sin >成立的x 的取值范围是A .)45,()2,4(ππππB .),4(ππC .)45,4(ππD .)23,45(),4(ππππ5.设集合},412|{Z k k x x M ∈+==,},214|{Z k k x x N ∈+==,则A .N M =B .N M ⊂C .N M ⊃D .∅=N M6.点)0,1(P 到曲线⎩⎨⎧==t y t x 22(其中参数R t ∈)上的点的最短距离为A .0B .1C .2D .27.一个圆锥和一个半球有公共底面,如果圆锥的体积恰好与半球的体积相等,那么这个圆锥轴截面顶角的余弦值是 A .43B .54C .53D .53-8.正六棱柱111111F E D C B A ABCDEF -的底面边长为1,侧棱长为2,则这个棱柱侧面对角线D E 1与1BC 所成的角是 A .︒90B .︒60C .︒45D .︒309.函数c bx x y ++=2(),0[+∞∈)是单调函数的充要条件是 A .0≥b B .0≤bC .0>bD .0<b10.函数111--=x y 的图象是11.从正方体的6个面中选取3个面,其中有2个面不相邻的选法共有 A .8种 B .12种 C .16种 D .20种 12.据2002年3月5日九届人大五次会议《政府工作报告》:“2001年国内生产总值达到95933亿元,比上年增长7.3%”,如果“十•五”期间(2001年-2005年)每年的国内生产总值都按此年增长率增长,那么到“十•五”末我国国内年生产总值约为 A .115000亿元 B .120000亿元 C .127000亿元 D .135000亿元第II 卷(非选择题共90分)二、填空题:本大题共4小题,每小题4分,共16分.把答案填在题中横线. 13.函数xa y =在]1,0[上的最大值与最小值这和为3,则a = 14.椭圆5522=+ky x 的一个焦点是)2,0(,那么=k 15.72)2)(1(-+x x 展开式中3x 的系数是16.已知221)(x x x f +=,那么)41()4()31()3()21()2()1(f f f f f f f ++++++=三、解答题:本大题共6小题,共74分,解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤.17.已知12cos cos 2sin 2sin 2=-+αααα,)2,0(πα∈,求αsin 、αtg 的值18.如图,正方形ABCD 、ABEF 的边长都是1,而且平面ABCD 、ABEF 互相垂直点M 在AC 上移动,点N 在BF 上移动,若a BN CM ==(20<<a )(1)求MN 的长;(2)a 为何值时,MN 的长最小;(3)当MN 的长最小时,求面MNA 与面MNB 所成二面角α的大小19.设点P 到点)0,1(-、)0,1(距离之差为m 2,到x 、y 轴的距离之比为2,求m 的取值范围20.某城市2001年末汽车保有量为30万辆,预计此后每年报废上一年末汽车保有量的6%,并且每年新增汽车数量相同为保护城市环境,要求该城市汽车保有量不超过60万辆,那么每年新增汽车数量不应超过多少辆?21.设a 为实数,函数1||)(2+-+=a x x x f ,R x ∈ (1)讨论)(x f 的奇偶性; (2)求)(x f 的最小值22.设数列}{n a 满足:121+-=+n n n na a a , ,3,2,1=n (I )当21=a 时,求432,,a a a 并由此猜测n a 的一个通项公式; (II )当31≥a 时,证明对所的1≥n ,有 (i )2+≥n a n (ii )2111111111321≤++++++++n a a a a ADE参考答案(13)2 (14)1 (15)1008 (16)27 三、解答题(17)解:由12cos cos 2sin 2sin 2=-+αααα,得0cos 2cos sin 2cos sin 42222=-+ααααα0)1sin sin 2(cos 222=-+ααα∵)2,0(πα∈∴01sin ≠+α,0cos 2≠=α∴01sin 2=-α,即21sin =α ∴6πα=∴33=αtg (18)解(I )作MP ∥AB 交BC 于点P ,NQ ∥AB 交BE 于点Q ,连结PQ ,依题意可得MP ∥NQ ,且NQ MP =,即MNQP 是平行四边形∴PQ MN =由已知a BN CM ==,1===BE AB CB ∴2==BF AC ,a BQ CP 22== )20( 21)22( )2()21( )1(22222<<+-=+-==+-==a a a a BQ CP PQ MN22cos (2sin 1)(sin 1)0ααα-+=(II )由(I )21)22( 2+-=a MN 所以,当22=a 时,22=MN 即当M 、N 分别为AC 、BF 的中点时,MN 的长最小,最小值为22(III )取MN 的中点G ,连结AG 、BG , ∵BN BM AN AM ==,,G 为MN 的中点∴MN BG MN AG ⊥⊥,,即AGB ∠即为二面角的平面角α又46==BG AG ,所以,由余弦定理有 31464621)46()46(cos 22-=⋅⋅-+=α 故所求二面角为31arccos -=πα(19)解:设点P 的坐标为),(y x ,依题设得2||||=x y ,即x y 2±=,0≠x 因此,点),(y x P 、)0,1(-M 、)0,1(N 三点不共线,得2||||||||=<-MN PN PM∵0||2||||||>=-m PN PM ∴1||0<<m因此,点P 在以M 、N 为焦点,实轴长为||2m 的双曲线上,故112222=--my m x 将x y 2±=代入112222=--m y m x ,并解得222251)1(mm m x --=,因012>-m 所以0512>-m 解得55||0<<m 即m 的取值范围为)55,0()0,55( -(20)解:设2001年末汽车保有量为1b 万辆,以后各年末汽车保有量依次为2b 万辆,3b 万辆,…,每年新增汽车x 万辆,则301=b ,x b b +⨯=94.012对于1>n ,有)94.01(94.0 94.0211x b xb b n n n ++⨯=+⨯=-+ 所以)94.094.094.01(94.0211nn n x b b +++++⨯=+x b nn06.094.0194.01-+⨯=n x x 94.0)06.030(06.0⨯-+= 当006.030≥-x,即8.1≤x 时 3011=≤≤≤+b b b n n当006.030<-x,即8.1>x 时 数列}{n b 逐项增加,可以任意靠近06.0x 06.0]94.0)06.030(06.0[lim lim 1x x x b n n n n =⨯-+=-+∞→+∞→ 因此,如果要求汽车保有量不超过60万辆,即60≤n b ( ,3,2,1=n )则6006.0≤x,即6.3≤x 万辆 综上,每年新增汽车不应超过6.3万辆(21)解:(I )当0=a 时,函数)(1||)()(2x f x x x f =+-+-=- 此时,)(x f 为偶函数当0≠a 时,1)(2+=a a f ,1||2)(2++=-a a a f ,)()(a f a f -≠,)()(a f a f --≠此时)(x f 既不是奇函数,也不是偶函数(II )(i )当a x ≤时,43)21(1)(22++-=++-=a x a x x x f 当21≤a ,则函数)(x f 在],(a -∞上单调递减,从而函数)(x f 在],(a -∞上的最小值为1)(2+=a a f .若21>a ,则函数)(x f 在],(a -∞上的最小值为a f +=43)21(,且)()21(a f f ≤. (ii )当a x ≥时,函数43)21(1)(22+-+=+-+=a x a x x x f若21-≤a ,则函数)(x f 在],(a -∞上的最小值为a f -=-43)21(,且)()21(a f f ≤-若21->a ,则函数)(x f 在),[+∞a 上单调递增,从而函数)(x f 在),[+∞a 上的最小值为1)(2+=a a f .综上,当21-≤a 时,函数)(x f 的最小值为a -43当2121≤<-a 时,函数)(x f 的最小值为12+a当21>a 时,函数)(x f 的最小值为a +43.(22)解(I )由21=a ,得311212=+-=a a a 由32=a ,得4122223=+-=a a a 由43=a ,得5133234=+-=a a a由此猜想n a 的一个通项公式:1+=n a n (1≥n ) (II )(i )用数学归纳法证明:①当1=n 时,2131+=≥a ,不等式成立. ②假设当k n =时不等式成立,即2+≥k a k ,那么3521)2)(2(1)(1+≥+=+-++≥+-=+k k k k k k a a a k k k .也就是说,当1+=k n 时,2)1(1++≥+k a k 据①和②,对于所有1≥n ,有2n a n ≥+.(ii )由1)(1+-=+n a a a n n n 及(i ),对2≥k ,有1)1(11++-=--k a a a k k k121)121(11+=++-+-≥--k k a k k a……1)1(2122211211-+=++++≥---a a a k k k k于是11211111-⋅+≤+k k a a ,2≥k2131212211121111111111121111=+≤+≤+=+++≤+∑∑∑=-=-=a a a a a nk k nk k nk k。
考研数学三(线性方程组)历年真题试卷汇编1(题后含答案及解析)
考研数学三(线性方程组)历年真题试卷汇编1(题后含答案及解析) 题型有:1. 选择题 3. 解答题选择题下列每题给出的四个选项中,只有一个选项符合题目要求。
1.[2002年] 设A是m×n矩阵,B是n×m的矩阵,则线性方程组(AB)X=0( ).A.当n>m时,仅有零解B.当n>m时,必有非零解C.当m>n时,仅有零解D.当m>n时,必有非零解正确答案:D解析:解一显然AB为m阶矩阵,因而(AB)X=0是含m个未知数的齐次方程组,而当m>n时,有秩(AB)≤秩(A)≤n<m.因而(AB)X=0有非零解.仅(D)入选.解二因秩(A)≤min(m,n),秩(B)≤min(m,n),而秩(AB)≤min(秩(A),秩(B)),于是当n>m时,有秩(A)≤m,秩(B)≤m,秩(AB)≤m,而AB为m阶矩阵.由于秩(AB)可能小于等于m,只能说当n>m时,如果秩(AB)=m,则(AB)X=0只有零解,如果秩(AB)<m,(AB)X=0必有非零解,因而(A)、(B)都不对.又当n<m时,秩(AB)≤n<m,而AB为m阶矩阵,因而矩阵AB 的秩小于未知数的个数,齐次方程(AB)X=0必有非零解,于是(C)也不对.仅(D)入选.知识模块:线性方程组2.[2004年] 设n阶矩阵A的伴随矩阵A*≠O.若考ξ1,ξ2,ξ3,ξ4是非齐次线性方程组AX=b的互不相等的解,则对应的齐次线性方程组AX=0的基础解系( ).A.不存在B.仅含一个非零解向量C.含有两个线性无关的解向量D.含有三个线性无关的解向量正确答案:B解析:解一当A*≠O时,秩(A*)≠0.因而秩(A*)=n或秩(A*)=1.于是秩(A)=n或秩(A)=n-1.由题设知AX=b有四个互不相等的解,因而解不唯一,于是秩(A)=n-1.因而其基础解系仅含一个解向量.仅(B)入选.解二因A*≠O,故秩(A*)≥1,则秩(A)≥n-1.又因AX=0有解且不唯一,故秩(A)≤n-1.因而秩(A)=n-1.其基础解系仅含一个解向量.仅(B)入选.解三因A*≠o,故A*中至少有一个元素Aij=(-1)i+jMij≠0,即A的元素aij的余子式Mij≠0,而Mij为A的n一1阶子行列式,故秩(A)≥n一1.又由AX=b有解且不唯一,有秩(A)≤n-1<n,故秩(A)=n-1,于是AX=0的一个基础解系所含解向量的个数为n-秩(A)=n-(n-1)=1.仅(B)入选.知识模块:线性方程组3.[2000年] 设α1,α2,α3是四元非齐次线性方程组AX=b的3个解向量,且秩(A)=3,α1=[1,2,3,4]T,α2+α3=[0,1,2,3]T,c表示任意常数,则线性方程组AX=b的通解X=( ).A.[1,2,3,4]T+c[1,1,1,1]TB.[1,2,3,4]T+c[0,1,2,3]TC.[1,2,3,4]T+c[2,3,4,5]TD.[1,2,3,4]T+c[3,4,5,6]T正确答案:C解析:解一仅(C)入选.AX=b为四元非齐次方程组,秩(A)=3,AX=0的一个基础解系只含n-秩(A)=4-3=1个解向量.将特解的线性组合2α1,α2+α3写成特解之差的线性组合,即2α1-(α2+α3)=(α1-α2)+(α1-α3).因2一(1+1)=0,由命题2.4.4.1知,2α1-(α2+α3)=[2,3,4,5]T≠0仍为AX=0的一个解向量,且为其一个基础解系,故AX=b的通解为X=α1+k[2α1-(α2+α3)]=[1,2,3,4]T+k[2,3,4,5]T.解二仅(C)入选.因秩(A)=3,故四元齐次方程组AX=0的基础解系所含向量的个数为4一秩(A)=1,所以AX=0的任一个非零解都是它的基础解系.由于α1及(α2+α3)/2都是AX=b的解(因1/2+1/2=1),故α1-(α2+α3)=[2α1-(α2+α3)]=[2,3,4,5]T是AX=0的一个解,从而2×[2,3,4,5]T=[2,3,4,5]T=η也是AX=0的一个解,且因η≠0,故η为Ax=0的一个基础解系,所以AX=b的通解为X=α1+cη=[1,2,3,4]T+c[2,3,4,5]T,c为任意常数.知识模块:线性方程组4.[2011年] 设A为4×3矩阵,η1,η2,η3是非齐次线性方程组AX=β的3个线性无关的解,k1,k2为任意常数,则AX=β的通解为( ).A.(η2+η3)/2+k1(η2-η1)B.(η2-η3)/2+k1(η2-η1)C.(η2+η3)/2+k1(η2-η1)+k2(η3-η1)D.(η2-η3)/2+k1(η2-η1)+k2(η3-η1)正确答案:C解析:解一仅(C)入选.因n元非齐次线性方程组AX=b的线性无关的解向量最多的个数为n-秩(A)+1,故3-秩(A)+1≥3,即秩(A)≤1.又秩(A)≥1(如秩(A)=0,则A=0与AX=β≠0矛盾),故秩(A)=1,所以AX=0的一个基础解系含n-秩(A)=3=1-2个解向量,而η3-η1,η2-η1均为AX=0的非零解,因而它们为AX=0的基础解系.又(η2+η3)/2中的系数1/2+1/2=1.由命题2.4.4.1知,(η2+η3)/1为AX=β的一特解.于是AX=β的通解为(η2+η3)/2+k1(η2-η1)+k2(η3-η1).解二由非齐次线性方程组AX=B 通解的结构(该方程组的一特解加上对应齐次线性方程组AX=0的基础解系)可分别排除选项(A)、(B)、(D).事实上,(B)、(D)中的为AX=0的解,不是AX=B的特解,可排除(B)、(D).又因AX=0的解η2-η1,η3-η1线性无关,故AX=0的基础解系至少包含2个解向量,从而排除(A).仅(C)入选.知识模块:线性方程组解答题解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤。
考研数学三(矩阵的特征值和特征向量)历年真题试卷汇编1(题后含
考研数学三(矩阵的特征值和特征向量)历年真题试卷汇编1(题后含答案及解析)题型有:1. 选择题 2. 填空题 3. 解答题选择题下列每题给出的四个选项中,只有一个选项符合题目要求。
1.[2002年] 设A是n阶实对称矩阵,P是n阶可逆矩阵,已知n维列向量α是A的属于特征值λ的特征向量,则矩阵(P-1AP)T属于特征值λ的特征向量是( ).A.P-1αB.PTαC.PαD.(P-1)Tα正确答案:B解析:解一由题设有Aα=λα,且AT=A,令B=(P-1AP)T,则B=(P-1AP)T=PTAT(P-1)T=PTA(PT)-1,A=(PT)-1BPT,故Aα=(PT)-1BPTα,即(PT)-1B(PTα)=λα.两边左乘PT,得到B(PTα)=λPTα.又PTα≠0.事实上,如PTα=0,则由P为可逆矩阵知,PT也为可逆矩阵,于是有(PT)-1PTα=(PT)-10=0,即α=0.这与α≠0矛盾,故PTα为矩阵B=(P-1AP)T的属于特征值λ的特征向量.仅(B)入选.解二用定义(P-1AP)TX=λX判别.当X=PT α时,计算(P-1AP)T(PTα)时看其是否为P-1Tα的λ倍.事实上,有(P-1AP)T(PTα)=PTA T(P-1)T(PTα)=PTA(PT)-1PTα=PT(Aα)=λPTα.又PTT ≠0.因而PTT是(PTAP)-1的属于特征值λ的特征向量.解三为检验选项中4个向量哪个是特征向量,只需检验哪个向量是齐次方程组[(P-1AP)T-λE]X=0的非零解向量.事实上,令X=PTT,有[(P-1AP)T-λE](PT α)=[PTA(PT)-1PTα-λPTα]=PTAα-λPTα=λPTα-λPTα=0.易验证(A)、(C)、(D)中向量均不满足上述方程.又PTα≠0.仅(B)入选.知识模块:矩阵的特征值和特征向量2.[2016年] 设A,B是可逆矩阵,且A与B相似,则下列结论错误的是( ).A.AT与BT相似B.A-1与B-1相似C.A+AT与B+BT相似D.A+A-1与B+B-1相似正确答案:C解析:因A~B,故存在可逆矩阵P使得B=P-1AP.①在式①两边取转置,得到BT=(P-1AP)T=PTAT(P-1)T=[(PT)-1]-1AT[(PT)-1]故AT与BT相似.选项(A)正确.在式①两边求逆运算得到B-1=(P-1AP)-1=P-1A-1(P-1)-1=P-1A-1P.②故A与A-1相似.选项(B)正确.由式①+式②得到B+B-1=P-1AP+P-1A-1P=P-1(A+A-1)P,故A+A-1~B+B-1.选项(D)正确.仅(C)入选.知识模块:矩阵的特征值和特征向量3.[2018年] 下列矩阵中,与矩阵相似的是( ).A.B.C.D.正确答案:A解析:记矩阵[*]则[*] 所以矩阵M的特征值为λ1=λ2=λ3=1,且秩(λE-M)=秩(E-M)=2.设选项(A)、(B)、(C)、(D)的矩阵分别记为A、B、C、D,容易计算出其特征值均为1,且秩(AE-A)=秩(E-A)=2,秩(E-B)=秩(E-C)=秩(E-D)=1,若两矩阵相似,其对应的特征值矩阵也相似,故秩相等.所以可以判断选项(A)正确.知识模块:矩阵的特征值和特征向量4.[2017年] 已知矩阵则( ).A.A与C相似,B与C相似B.A与C相似,B与C不相似C.A与C不相似,B与C相似D.A与C不相似,B与C不相似正确答案:B解析:显然A,B,C的特征值都为λ1=λ2=2,λ3=1.由得秩(2E-A)=1,则A可以相似对角化,故A与C相似.由得秩(2E-B)=2,则B不可相似对角化,故B与C不相似.综上,仅(B)入选.知识模块:矩阵的特征值和特征向量5.[2013年] 矩阵相似的充分必要条件为( ).A.a=0,b=2B.a=0,b为任意常数C.a=2,b=0D.a=2,b为任意常数正确答案:B解析:令则因λ=2为B的特征值,故λ=2也必为A的特征值,则|2E—A|=2[22-(b+2).2+2b一2a2]=2(-2a2)=0,故a=0.由λ=b为B的特征值知,λ=b也必为A的特征值,则|bE-A|=b[b2-(b+2)·b+2b]=b·0=0,即易可为任意常数.仅(B)入选.知识模块:矩阵的特征值和特征向量6.[2010年] 设A为四阶实对称矩阵,且A2+A=O,若A的秩为3,则A 相似于( ).正确答案:D解析:设λ为A的特征值,则由A2+A=O得到λ2+λ=(λ+1)λ=0.于是A 的特征值为-1或0.又因A为实对称矩阵,故A必与对角矩阵A相似.因A 的秩为3,由命题2.5.4.1(2)知,A的非零特征值个数为3,故对角矩阵A 的秩也为3,于是A=diag(-1,-1,-1,0).仅(D)入选.知识模块:矩阵的特征值和特征向量填空题7.[2018年] 设A为三阶矩阵,α1,α2,α3是线性无关的向量组,若Aα1=α1+α2+α3,Aα2=α2+2α3,Aα3=一α2+α3,则A的实特征值为__________.正确答案:2解析:由题设得因为[α1,α2,α,3]可逆,所以矩阵A与矩阵相似,故特征值相同,而所以A的实特征值为2.知识模块:矩阵的特征值和特征向量8.[2015年] 设三阶矩阵A的特征值为2,-2,1,B=A2-A+E,其中E 为三阶单位矩阵,则行列式|B|=__________.正确答案:21解析:因A的特征值为2,-2,1,而B=f(A)=AT-A+E,故B的特征值分别为f(2)=2T-2+1=3,f(-2)=(-2)T-(-2)+1=7,f(1)=1T-1+1=1,故|B|=f(2)·f(1)·f(-2)=3×1×7=21.知识模块:矩阵的特征值和特征向量9.[2009年] 设α=[1,1,1]T,β=[1,0,k]T,若矩阵αβT相似于则k=_________.正确答案:2解析:解一因αβT相似于而利用相似矩阵的性质即命题2.5.3.3(4)得到tr(αβT)=1+0+k=3+0+0,即k=2.解二设A=αβT,λ为A的特征值,而故A2=A·A=αβT·αβT=α(βTα)βT=(βTα)αβT=(1+k)A,所以λ2=(1+k)λ,即λ[λ-(1+k)]=0,从而λ=0或λ=1+k.又A相似于对角矩阵由命题2.5.3.3(3)知,相似矩阵有相同的特征值,故A的特征值0,0,3,于是应有1+k=3,即k=2.注:命题2.5.3.3 设矩阵A=[aij]n×n与B=[bij]n×n相似,则(3)|λE-A|=|λE—B|,从而A与B有相同的特征值;(4)a11+a22+…+ann=b11+b22+…+bnn,即tr(A)=tr(B).知识模块:矩阵的特征值和特征向量解答题解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤。
2002年江苏专转本数学真题答案及解析
2002年江苏专转本数学真题答案及解析一、判断题(12分)1、一个非零自然数不是奇数就是偶数,不是质数就是合数。
[判断题] *对错(正确答案)2、是9的倍数的数一定是3的倍数。
[判断题] *对(正确答案)错3、长方体6个面一定都是长方形,正方体6个面一定都是正方形。
[判断题] *对错(正确答案)4、一个正方体的棱长是9厘米,它的表面积是486平方厘米 [判断题] *对(正确答案)错5、表面积相等的两个长方体,体积一定相等。
[判断题] *对错(正确答案)6、最小的质数与最小的合数的和是6。
[判断题] *对(正确答案)错二、选择题(12分)1、如左图,从正面和左面看到的图形()。
[单选题] *A、相同(正确答案)B、不相同C 、不能确定2、一个正方体的表面积是150 dm2,它的一个面的面积是()m2,这个正方体的棱长总和是()m。
[单选题] *A、25;60B、0.25;6(正确答案)C、0.25;603、在四位数210的方框里填入一个数字,使它能同时被2、3、5整除,有()种填法。
[单选题] *A、2B、3C、4(正确答案)4、一个棱长总和是72 cm的长方体,长、宽、高的和是()cm。
[单选题] *A、12B、18(正确答案)C、365、下面图形()不能折成正方体。
[单选题] *A、B、C、(正确答案)6、一个正方体的棱长扩大到原来的2倍,它的表面积就() [单选题] *A、扩大到原来的2倍B、扩大到原来的4倍(正确答案)C、扩大到原来的6倍7.观察下图,从左面看到的是()。
[单选题] [单选题] *A.B.(正确答案)C.8.下面哪一组数中,大数是小数的倍数,小数是大数的因数?() [单选题] *A.20和6B.7和36C.13和39(正确答案)9.在85,763,215,40,96中,能被5整除的数有()个。
[单选题] *A.2B.3(正确答案)C.410.既是2的倍数,又是5的倍数,一定是()。
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X 的简单随机样本,则未知参数 θ 的矩估计量为______
【答】
1 n ∑ X i −1 n i =1
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2002 年全国硕士研究生入学统一考试 数学试题解析点评
x y z
Fx' = ( x + 1)e x , Fy' = −( y + 1)e y , Fz' = −( z + 1)e z .
故
F' F' x + 1 x − z ∂z y + 1 y−z ∂z e , =− y = e , =− x = F 'z z + 1 F 'z z + 1 ∂x ∂y
+∞
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【详解】因为 E ( X ) = 所以,由 E ( X ) = X =
∫
0
xe −( x −θ ) dx = θ + 1,
1 n 1 n , 1 X 即 θ + = ∑ i ∑ Xi, n i =1 n i =1 1 n ∑ X i − 1. n i =1
$= 得参数 θ 的矩估计量为 θ
x →ξ
(C) 对 f (a ) = f (b) 时,存在 ξ ∈ (a, b) ,使 f '(ξ ) = 0 (D) 存在. ξ ∈ (a, b) ,使 【答】 [ B] 【详解】 由题设, f ( x) 在 ξ (ξ ∈ (a, b) 处可导,从而连续, 故有 lim[ f ( x ) − f (ξ )] = 0. 应选(B).
n →∞
1 1 n (1− 2 a ) n − 2na + 1 n 1 1− 2 a = e1− 2 a ] = lim[1 + ] n →∞ n(1 − 2a ) n(1 − 2a) 1 n − 2na + 1 n 1 ] = ln e1− 2 a = n(1 − 2a ) 1 − 2a
【详解】 因为 lim[
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⎡1 2 −2 ⎤ T ⎢ ⎥ (3)设三阶矩阵 A = 2 1 2 ,三维向量 α = ( a,1,1) . 已知 Αα 与 α 线性相关, ⎢ ⎥ ⎢ ⎣3 0 4 ⎥ ⎦
a=________ 【答】 -1 【详解】 由题设,存在 k,使得 Αα
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u2
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lim
x →0
∫
x
0
[ ∫ arctan(1 + t )dt ]du
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2002 年全国硕士研究生入学统一考试 经济数学三试题详解及评析
一、
填空题 (1)设常数 a ≠
1 n − 2na + 1 n ] = , 则 lim ln[ →∞ n n(1 − 2a ) 2
.
【答】
1 1 − 2a
=2
【详解 1】
π 1
4 3
u2
=
π
6
x u2
lim
x →0
∫ [∫
0
x
0
arctan(1 + t )dt ]du
x(1 − cos x)
= 2 lim
x →0
∫ [∫
0
0
arctan(1 + t )dt ]du
x3
= 2 lim
x →0
∫
x2
0
arctan(1 + t )dt 3x 2
= 2 lim
∫
1 4 0
dy ∫
y y
f ( x, y )dx + ∫12 dy ∫ 2 f ( x, y )dx = ∫ 2 dx ∫ 2 f ( x, y )dy.
4
y
1
1
1
x
0
x
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du =
∂u ∂u x + 1 x− z y + 1 y−z dx + dy = ( f x' + f z' e )dx + ( f y' + f z' e )dy. ∂x ∂y z +1 z +1
2 2
故 cos X , Y
(
2
2
)− E(X
2
, Y 2 ) E ( X 2 )(Y 2 ) = 0.28 − 0.3 = −0.02.
若x ≥ θ , 若x < θ
而 X 1 , X 2 ,L , X n 是来自总体
− ( x −θ ) ⎧ , ⎪e (5)设总体 X 的概率密度为 f ( x;θ ) = ⎨ ⎪ ⎩0,
x →ξ
f (b) − f (a) = f '(ξ )(b − a).
2 n an 5 1 n (2) 设幂级数 ∑ an x 和 ∑ bn x 的收敛半径分别为 与 ,则幂级数 ∑ 2 x 的 3 3 n =1 n =1 n =1 bn
n n n n
收敛半径为
( A) 5.
【答】 [ A]
( B)
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X
−1
0
1
P
0.15
0.5
0.35
且
X2
0
1
P
0.4
0.6
Y2
0
1
P
0.5
0.5
X 2Y 2
0
1
P
0.72
0.28
从而 E X Y
(
2
2
) = 0.28, E ( X ) = 0.69, E (Y ) = 0.5,
1 ⎧ D1 = ⎨( x, y ) | 0 ≤ y ≤ , y ≤ x ≤ 4 ⎩
⎫ y ⎬, ⎭
1 1 1⎫ ⎧ D2 = ⎨( x, y ) | ≤ y ≤ , y ≤ x ≤ ⎬ 4 2 2⎭ ⎩
于是 D 也可以表示为 D = ⎨( x, y ) | 0 ≤ x ≤ 故
⎧ ⎩
1 2 ⎫ , x ≤ y ≤ x⎬. 2 ⎭
T
(
−1
)
T
P T α = λ P T α , 可见矩阵 ( P −1 AP ) 属于特征值 λ 的特征
T
向量是 P
T
α.
(5) 设随机变量 X 和 Y 都服从标准正态分布,则 (A)X+Y 都服从正态分布 (C) X 和 Y 都服从 χ 分布.
2 2 2
(B) X + Y 都服从 χ 分布.
2 2 2
2
【详解】 令 u = sin x , ,则有
sin x = u , x = arcsin u , f ( x) =
而
∂u ∂z x + 1 x− z = f x' + f z' = f x' + f z' e , ∂y ∂x z +1 ∂u ∂z y + 1 y−z = f y' + f z' = f y' + f z' e , ∂y ∂y z +1
所以
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所以 lim ln[
n →∞
(2)交换积分次序:
∫
1 4 0
dy ∫
y y
f ( x, y )dx + ∫ dy ∫ f ( x, y )dx = ___________.
1 2 1 4
1 2 y
【答】
∫
1 2 0
dx ∫ 2 f ( x, y )dy
x
x
【详解】 积分区域 D = D1 + D2 , 其中
= kα ,即
⎡ 1 2 −2 ⎤ ⎡a⎤ ⎢2 1 2 ⎥ = k ⎢1 ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎢3 0 4 ⎥ ⎢ ⎥ ⎣ ⎦ ⎣1⎦ ⎧a + 2 − 2 = ka, ⎪ 即 ⎨ 2a + 1 + 2 = k , 可得 a = −1, k = 1. ⎪3a + 4 = k , ⎩
故所求 a 为-1. (4) 设随机变量 X 和 Y 的联合概率分布为
2 arctan(1 + x 2 ) x →0 6x
=
2 π π = . 3 4 6
四 、 (本题满分 8 分) 设函数 u = f ( x, y, z ) 有连续偏导数 , 且 z = z ( x, y ) 由方程 xe − ye = ze 所确
x y z
定,求 du 【详解 1】 设 F ( x, y, z ) = xe − ye − ze , 则
x x z
【详解 2】 在 xe − ye = ze 两边微分,得
e x dx + xe x dx − e y dy − ye y dy = e z dz + ze z dz ,
故