2015年考研数学真题答案(数一-)

2015年全国硕士研究生入学统一考试数学一试题答案一、选择题:1～8小题，每小题4分，共32分.下列每题给出的四个选项中，只有一个选项符合 题目要求的，请将所选项前的字母填在答题纸．．．指定位置上. 1、设函数()f x 在∞∞（-,+）连续，其2阶导函数()f x ''的图形如下图所示，则曲线()y f x =的拐点个数为（）（A ）0 （B ）1 （C ）2 （D ）3 【答案】(C)【考点】拐点的定义 【难易度】★★【详解】拐点出现在二阶导数等于0，或二阶导数不存在的点上，并且在这点的左右两侧二阶导数异号，因此，由()f x ''的图形可知，曲线()y f x =存在两个拐点，故选(C).2、设21123x x y e x e ⎛⎫=+- ⎪⎝⎭是二阶常系数非齐次线性微分方程x y ay by ce "+'+=的一个特解，则（）（A ）3,1, 1.a b c =-=-=- （B ）3,2, 1.a b c ===- （C ）3,2, 1.a b c =-== （D ）3,2, 1.a b c === 【答案】(A)【考点】常系数非齐次线性微分方程的解法 【难易度】★★ 【详解】211,23x xe e -为齐次方程的解，所以2、1为特征方程2+0a b λλ+=的根，从而()123,122,a b =-+=-=⨯=再将特解x y xe =代入方程32x y y y ce "-'+=得： 1.c =-3、若级数1nn a∞=∑条件收敛，则x =3x =依次为幂级数()11nn n na x ∞=-∑的：（A ）收敛点，收敛点 （B ）收敛点，发散点 （C ）发散点，收敛点 （D ）发散点，发散点 【答案】(B)【考点】级数的敛散性 【难易度】★★★ 【详解】因为1n n a ∞=∑条件收敛，故2x =为幂级数()11nn n a x ∞=-∑的条件收敛点，进而得()11nn n a x ∞=-∑的收敛半径为1，收敛区间为()0,2，又由于幂级数逐项求导不改变收敛区间，故()11nnn na x ∞=-∑的收敛区间仍为()0,2，因而x =3x =依次为幂级数()11nn n na x ∞=-∑的收敛点、发散点.4、设D 是第一象限中曲线21,41xy xy ==与直线,y x y ==围成的平面区域，函数(,)f x y 在D 上连续，则(,)Df x y dxdy =⎰⎰（A ）12sin 2142sin 2(cos ,sin )d f r r rdr πθπθθθθ⎰⎰（B ）24(cos ,sin )d f r r rdr ππθθθ⎰（C ）13sin 2142sin 2(cos ,sin )d f r r dr πθπθθθθ⎰⎰（D ）34(cos ,sin )d f r r dr ππθθθ⎰【答案】(D)【考点】二重积分的极坐标变换 【难易度】★★★【详解】由y x =得，4πθ=；由y =得，3πθ=由21xy =得，22cos sin 1,r r θθ==由41xy =得，24cos sin 1,r r θθ==所以34(,)(cos ,sin )Df x y dxdy d f r r rdr ππθθθ=⎰⎰⎰5、设矩阵21111214A a a ⎛⎫ ⎪= ⎪ ⎪⎝⎭，21b d d ⎛⎫ ⎪= ⎪ ⎪⎝⎭，若集合{1,2}Ω=，则线性方程组Ax b =有无穷多个解的充分必要条件为（A ）,a d ∉Ω∉Ω （B ）,a d ∉Ω∈Ω （C ）,a d ∈Ω∉Ω （D ）,a d ∈Ω∈Ω 【答案】(D)【考点】非齐次线性方程组的解法 【难易度】★★【详解】[]()()()()2211111111,12011114001212A b a d a d a d a a d d ⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥=−−→--⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥----⎣⎦⎣⎦Ax b =有无穷多解()(,)3R A R A b ⇔=< 1a ⇔=或2a =且1d =或2d =6、设二次型123(,,)f x x x 在正交变换x Py =下的标准形为2221232y y y +-，其中123(,,)P e e e =，若132(,,)Q e e e =-，则123(,,)f x x x 在正交变换x Qy =下的标准形为（A ）2221232y y y -+ （B ）2221232y y y +- （C ）2221232y y y -- （D ）2221232y y y ++ 【答案】(A) 【考点】二次型 【难易度】★★【详解】由x Py =，故222123()2T T T f x Ax y P AP y y y y ===+-且：200010001TP AP ⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎢⎥-⎣⎦100200001,()010010001T T T Q P PC Q AQ C P AP C ⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥====-⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥-⎣⎦⎣⎦所以222123()2T T T f x Ax y Q AA y y y y ===-+，故选(A)7、若,A B 为任意两个随机事件，则（A ）()()()P AB P A P B ≤ （B ）()()()P AB P A P B ≥（C ）()()()2P A P B P AB +≤（D ）()()()2P A P B P AB +≥【答案】(C)【考点】【难易度】★★【详解】)()(),()(AB P B P AB P A P ≥≥Θ)(2)()(AB P B P A P ≥+∴ ()()()2P A P B P AB +∴≤故选（C ）8、设随机变量X,Y 不相关，且2,1,3,EX EY DX ===则()2E X X Y +-=⎡⎤⎣⎦ （A ）-3 （B ）3 （C ）-5 （D ）5 【答案】(D) 【考点】【难易度】★★★ 【详解】()()()()()()()()()22222225E X X Y E X XY X E X E XY E X D X EX E X E Y E X ⎡⎤+-=+-=+-⎡⎤⎣⎦⎣⎦=++-=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、20ln cos limx xx →=【答案】12-【考点】极限的计算【难易度】★★【详解】2222200001ln cos ln(1cos 1)cos 112lim lim lim lim 2x x x x x x x x x x x x →→→→-+--====- 10、2-2sin ()1cos xx dx xππ+=+⎰【答案】24π【考点】积分的计算 【难易度】★★【详解】2220-2sin ()21cos 4x x dx xdx x ππππ+==+⎰⎰ 11、若函数(,)z z x y =由方程+cos 2ze xyz x x ++=确定，则(0,1)dz =.【答案】【考点】隐函数求导 【难易度】★★【详解】令(,,)cos 2zF x y z e xyz x x =+++-，则1sin x F yz x '=+-，y F xz '=，z F xy '=，又当0,1x y ==时，0z =，所以(0,1)1x z F z x F '∂=-=-'∂，(0,1)0y z F zy F '∂=-='∂，因而(0,1)dz dx =-12、设Ω是由平面1x y z ++=与三个坐标平面所围成的空间区域，则(23)x y z dxdydz Ω++⎰⎰⎰=【答案】14【考点】三重积分的计算 【难易度】★★★【详解】由轮换对称性，得x +2y +3z ()dx dydz Wòòò=6zdx dydz Wòòò=6zdz 01òdx dy D zòò其中D z 为平面z =z 截空间区域W 所得的截面，其面积为121-z ()2.所以 x +2y +3z ()dx dydz Wòòò=6z dx dydz Wòòò=6z ×121-z ()2dz =01ò3z 3-2z 2+z ()dz =01ò1413、n 阶行列式2002-1202002200-12L L M M O M M LL=【答案】122n +-【考点】行列式的计算 【难易度】★★★【详解】按第一行展开得=2n +1-214、设二维随机变量(,)X Y 服从正态分布(1,0,1,1,0)N ，则(0)P XY Y -<=.【答案】12【考点】【难易度】★★【详解】(,)~(1,0,1,1,0)X Y N Q ，~(1,1),~(0,1),X N Y N ∴且,X Y 独立1~(0,1)X N ∴-，}{}{0(1)0P XY Y P X Y -<=-<}{}{10,0100P X Y P X Y =-<>+-><，1111122222=⨯+⨯=三、解答题：15～23小题,共94分.请将解答写在答题纸．．．指定位置上.解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤. 15、（本题满分10分）设函数()ln(1)sin f x x a x bx x =+++⋅，3()g x kx =，若()f x 与()g x 在0x →是等价无穷小，求a ，b ，k 值。

【考点】等价无穷小量，极限的计算 【难易度】★★★【详解】()ln(1)sin f x x a x bx x =+++⋅()()23333233!x x x x a x x bx x x οο⎡⎤⎡⎤=+-+++-+⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦()()233 123a a a x b x x x ο⎛⎫=++-+++ ⎪⎝⎭3()()f x g x kx ∴=与是等价无穷小1+0110 22133a a a b b a k k ⎧⎧⎪⎪==-⎪⎪⎪⎪∴-+=⇒=-⎨⎨⎪⎪⎪⎪==-⎪⎪⎩⎩16、（本题满分10分）设函数在()f x 定义域I 上的导数大于零，若对任意的0x I ∈，曲线()y f x =在点00(,())x f x 处的切线与直线0x x =及x 轴所围成的区域的面积为4，且(0)2f =，求()f x 的表达式. 【考点】微分方程 【难易度】★★★ 【详解】如下图：0x x =处的切线方程为l ：000()()()y f x x x f x '=-+l 与x 轴的交点为：0y =时，000()()f x x x f x =-'，则000()()f x AB x x f x ==-'， 因此，000011()()()422()f x S AB f x f x f x =⋅=='.即满足微分方程：218y y '=，解得：118x c y =-+. 又因(0)2y =，所以12c =，故84y x=-. 17、（本题满分10分）已知函数xy y x y x f ++=),(，曲线3:22=++xy y x C ，求),(y x f 在曲线C 上的最大方向导数.【考点】方向导数，条件极值 【难易度】★★★【详解】根据方向导数与梯度的关系可知，方向导数沿着梯度方向可取到最大值且为梯度的模.，故()x y y x gradf ++=1,1),(故),(y x f 在曲线C 上的最大方向导数为()22)1(1x y +++，其中y x ,满足322=++xy y x ，即就求函数22)1()1(x y z +++=在约束条件0322=-++xy y x 下的最值. 构造拉格朗日函数=),,(λy x F )3()1()1(2222-++++++xy y x x y λ令⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧=-++=∂∂=+++=∂∂=+++=∂∂0302)1(202)1(222xy y x F x y y yF y x x x Fλλλλλ可得)1,1(),1,1(--)2,1(),2,2(,-- 其中)2,1(9)1,2(,0)1,1(,4)1,1(-==-=--=z z z z 综上根据题意可知),(y x f 在曲线C 上的最大方向导数为3. 18、（本题满分10分）(Ⅰ)设函数(),()u x v x 可导，利用导数定义证明[()()]'='()()()()'u x v x u x v x u x v x +(Ⅱ)设函数12(),()...()n u x u x u x 可导，12()()()...(),n f x u x u x u x =写出()f x 的求导公式.【考点】导数定义 【难易度】★★ 【详解】()I()()()()()()()()[]()()'00''()lim ()()() lim ()()x x u x x v x x u x v x u x v x xu x x u x v x x u x v x x v x xu x v x u x v x →→+⋅+-⋅⋅=⎡⎤⎣⎦+-⋅++⋅+-⎡⎤⎣⎦==⋅+⋅V V V V V V V V V()∏[]{}[][][]{}''12''1212''12123'''121212()()()() ()()()()()() ()()()()()()() ()()()()()()()()n n n n n n n n f x u x u x u x u x u x u x u x u x u x u x u x u x u x u x u x u x u x u x u x u x u x u x u x u x u =⋅=⋅+⋅=⋅+⋅⋅=⋅+⋅++⋅L L L L L LL L L L ()x19、（本题满分10分）已知曲线L的方程为,z z x ⎧=⎪⎨=⎪⎩起点为A，终点为(0,B ，计算曲线积分2222()()()LI y z dx z x y dy x y dz =++-+++⎰【考点】曲线积分的计算【难易度】★★★【详解】曲线L的参数方程为cos ,,cos ,x y z θθθ=⎧⎪=⎨⎪=⎩θ从2π到2π-2222()()()LI y z dx z x y dy x y dz =++-+++⎰22222322222202cos )sin (cos 2sin )sin 1sin 2sin sin 2sin 2d d d d πππππππθθθθθθθθθθθθθθθθθ---⎡⎤=-++-+⎣⎦⎛⎫=+-- ⎪⎝⎭====⎰⎰⎰20、（本题满分11分）设向量组123,,ααα是3维向量空间3¡的一个基，11322k βαα=+，222βα=，313(1)k βαα=++。