复旦大学2012-2013数学分析B下A卷
上海海事大学1213数值分析试A卷答案
上海海事大学2012---2013学年第 2 学期 研究生 数值分析 课程考试试卷A （答案）学生姓名： 学号： 专业：1. 利用Seidel 迭代法求解Ax=b 时，其迭代矩阵是))-1s U L D B -=（； 当系数矩阵A 满足 严格对角占优 时，Seidel 迭代法收敛 。
7. 反幂法是求可逆矩阵按模最小 特征值和特征向量的计算方法． 6. QR 法是计算 非奇异矩阵的 所有 特征值和特征向量的计算方法 1. 利用Jacobi 迭代法求解Ax=b 时，其迭代矩阵是)(1U L D B J +=-；当系数矩阵A 满足 严格对角占优 时，Jacobi 迭代法收敛 。
2. 对于求解Ax=b ，如果右端有b δ的扰动存在而引起解的误差为x δ，则相对误差≤xxδ bbA Cond δ)(3. 幂法是求矩阵 按模最大 特征值和特征向量的计算方法．Jacobi 法是计算 实对称矩阵的所有 特征值和特征向量的计算方法 六．设方程组Ax=b 有唯一解*x ，其等价变形构造的迭代格式为f Bx x k k +=+)()1(，如矩阵谱半径1)(>B ρ，但B 有一个特征值满足1<λ，求证：存在初始向量)0(x ，使得迭代产生的序列{})(x x 收敛于*x 。
（7分）证明： 由f Bx x k k +=+)()1(，f Bx x +=**()()*)0(1k *)(*)1(---x x B x x B x xk k ++== 对于B 的一个特征值满足1<λ，特征向量设为y ，,,11y y B y By k k ++==λλ故取初始向量y x x +=*)0(，有()y y B x x B x x k k 11k *)0(1k *)1(--++++===λ∞→→==+++k yy x xk k k ,0-11*)1(λλ，所以{})(x x 收敛于*x八．给定函数函数)(x f ，对于一切x ，存在)(x f '，且M x f m ≤'≤<)(0， 证明对于范围M20<<λ内的任意定数λ，迭代过程)(-1k k k x f x x λ=+均收敛于0)(=x f 的根。
复旦大学数学系陈纪修《数学分析》 第二版 习题答案ex
− x ≤ sup S ，即 x ≥ − sup S ；同时对任意 ε > 0，存在 y ∈ S ，使得 y > sup S − ε ，
于是 − y ∈ T ，且 − y < − sup S + ε 。所以 − sup S 为集合 T 的下确界，即
inf T = − sup S 。
5. 证明有界数集的上、下确界唯一。 证 设 sup S 既等于 A ，又等于 B ，且 A < B 。取 ε = B − A > 0 ，因为 B 为
m
可能：
（i）⎜⎛ n ⎟⎞2 < 3 ，由（1）可知存在充分小的有理数 r > 0 ，使得 ⎜⎛ n + r ⎟⎞2 < 3 ，
⎝m⎠
⎝m ⎠
这说明 n + r ∈ S ，与 sup S = n 矛盾；
m
m
（ii） ⎜⎛ n ⎟⎞2 > 3 ，取有理数 r > 0 充分小，使得 4r − r 2 < ⎜⎛ n ⎟⎞2 − 3 ，于是
m +1
n < n < n + 1 ，所以 maxC 与 minC 都不存在。
m+1 m m+1
3. A, B 是两个有界集，证明：
(1) A ∪ B 是有界集；
(2) S = { x + y | x ∈ A, y ∈ B} 也是有界集。 证 （1）设 ∀x ∈ A ，有 x ≤ M1 ， ∀x ∈ B ，有 x ≤ M 2 ，则 ∀x ∈ A ∪ B ，有
xn+k
= a。
证
设 lim n→∞
xn
=
a
，则 ∀ε
>
数学分析习题集10复旦大学
4 − x2 ，
x −1 ， x0 = 1; x +1 1+ x ⑼ ln ， x0 = 0; 1− x
⑴
⑻ (1+x) ln (1-x), ⑽
e−x , x0 = 0。 1− x
1 , n2 Sn(x) = nx(1 - x)n , x x Sn(x) = ln , n n xn , Sn(x) = 1+ xn Sn(x) = (sin x)n , x2 +
1 n
(ii) x ∈ (1,+∞ ) )； (ii) x ∈ (1,+∞ ) ；
⑽ Sn(x) = (sin x) ,
1. 讨论下列函数序列在指定区间上的一致收敛性。
(i) x ∈ (0,1) ， x ∈ (0,+∞ ) ； (i) x ∈ (−∞,+∞ ) ， (i) x ∈ (0,1) ， x ∈ ( −∞,+∞ ) ； x ∈ [0,1] ； (i) x ∈ (0,1) ， (i) x ∈ (0,1) ， x ∈ [0, π ] ； (i) x ∈ [0,1] ，
3n ⎛ x − 1 ⎞ ⑸ ∑ ⎜ ⎟ ; n =1 n ! ⎝ 2 ⎠
∞
n
ln 2 n n 2 ⑹ ∑ n x ; n=2 n
⑻
∞
⑺ ⑼
n! n x ； ∑ n n =1 n
∞
( n !) 2 n x ; ∑ n =1 ( 2n) !
∞
∑ (2n + 1)!!xn =1 ∞来自∞(2n )!!
n
。
2. 设 a＞b＞0，求下列幂级数的收敛域。
习
1. 求下列幂级数的收敛半径与收敛域。
2023-2024学年复旦大学附中高二数学(下)6月调研试卷附答案解析
2023-2024学年复旦大学附中高二数学（下）6月调研试卷（试卷满分：150分，考试时间：120分钟）一、填空题（本大题满分54分）本大题共有12题，第1—6题每题4分，第7—12题每题5分．1．抛物线24x y =-的准线方程为.2．某小组成员的年龄分布茎叶图如图所示，则该小组成员年龄的第25百分位数是．3．若一个圆锥的侧面展开图是面积为的半圆面，则该圆锥的体积为.4．已知点()1,2,1A --，平面α经过原点O ，且垂直于向量()1,1,3n =-，则点A 到平面α的距离为5．某校共有400名学生参加了趣味知识竞赛（满分：150分），且每位学生的竞赛成绩均不低于90分．将这400名学生的竞赛成绩分组如下：[90,100),[100,110),[110,120),[120,130),[130,140),[140,150]，得到的频率分布直方图如图所示，则这400名学生中竞赛成绩不低于120分的人数为．6．了解某中学学生的身高情况，采用分层随机抽样的方法抽取了30名男生，20名女生．已知男生身高的平均数为170cm ，方差为16，女生身高的平均数为165cm ，方差为25，则可估计该校学生的方差为．7．设R c ∈，P 为双曲线221x y -=右支上一动点.若点P 到直线10x y -+=的距离大于c 恒成立，则c 的最大值为.8．A B C ､､三位好友进行乒乓球循环赛，A B ､先进行一局决胜负，负者下，由C 挑战A ､B 的胜者，继续进行一局决胜负，负者下，胜者下一局再接受第三人的挑战，依此进行.假设三人水平接近，任意两人的对决获胜的概率都是0.5且不受体力影响，已知三人共比赛了3局，那么这3局中三人各胜一局的概率为.9．给定数列{}2,918n n a a n n =-+-，则对所有(),,,0,n m m n m n m n S S <∈>-N 最大值为．10．设0a b >>，椭圆22221x y a b +=的离心率为1e ，双曲线2222212x yb a b-=-的离心率为2e ，若121e e <，则21e e 的取值范围是．11．在棱长为1的正方体1111ABCD A B C D -中，点F 是棱1CC 的中点，P 是正方体表面上的一点，若1D P AF ⊥，则线段1D P 长度的最大值为．12．空间直角坐标系中，从原点出发的两个向量a 、b 满足：2a b ×=，1= b ，且存在实数t ，使得20a a tb -+≥ 成立，则由a构成的空间几何体的体积是.二、选择题（本大题满分18分）本大题共有4题，第13—14题每题4分，第15—16题每题5分．13．下列统计量中，不能．．度量某样本离散程度的是（）A ．方差B ．极差C ．中位数D ．标准差14．已知垂直竖在水平地面上相距20米的两根旗杆的高分别为10米和15米,地面上的动点P 到两旗杆顶点的仰角相等,则点P的轨迹是A ．椭圆B ．圆C ．双曲线D ．抛物线15．如图，在棱长为2的正方体1111ABCD A B C D -中，E ，F 分别为棱AB 和1DD 的中点，过点1B ，E ，F 的平面α交AD 于点G ，则AG =（）A ．13B ．23C ．34D ．4316．小明同学用两个全等的六边形木板和六根长度相同的木棍搭成一个直六棱柱111111ABCDEF A B C D E F -，由于木棍和木板之间没有固定好，第二天他发现这个直六棱柱变成了斜六棱柱111111ABCDEF A B C D E F -，如图所示.设直棱柱的体积和侧面积分别为1V 和1S ，斜棱柱的体积和侧面积分别为2V 和2S ，则（）.A ．1212V V S S >B ．1212V V S S <C ．1212V V S S =D ．11V S 与22V S 的大小关系无法确定三、解各题（本大题满分78分）本大愿共有5题．17．从0，1，2，3这四个数字中，不放回地取两次，每次取一个.构成数对(),x y ，x 为第一次取到的数字，y 为第二次取到的数字．设事件A =“第一次取出的数字是1”，B =“第二次取出的数字是2”．(1)写出此试验的样本空间及()(),P A P B 的值；(2)判断A 与B 是否为互斥事件，并求()P A B ．18．已知m ∈R ，设直线1l ：10x my -+=，直线2l ：440mx y m --+=.(1)若12l l ∥，求m 的值；(2)当1l 与2l 相交时，求交点I 的坐标（用m 表示），并证明点I 恒在一条定直线上.19．如图所示，已知圆锥的底面半径2m r =，经过旋转轴AO 的截面是等边三角形SAB ，点Q 为半圆弧AB 的中点，点P 为母线SA的中点．(1)求此圆锥的体积和表面积；(2)求异面直线PQ 与SO 所成角的大小；(3)若一只蚂蚁从Q 点沿着圆锥的侧表面爬至P 点，请你能否作出合情的假设，来估算该蚂蚁行程的最小值（精确到0.01m ）．20．已知椭圆Γ：22221x y a b+=（0a b >>）的左、右焦点分别为1F ()，2F )，点P 是Γ上一点，直线l 0y -=（m ∈R ）．(1)当b l 恰经过Γ的右顶点A ，求m 的值；(2)当m =P 同时是l 上一点且12π6F PF ∠=，求a 的值；(3)设直线2PF 交l 于点Q ，对每一个给定的m ∈R ，任意满足223(1)4a m ≤+的实数a ，都有21||2QF a ≥成立．则当m 变化时，求2||QF 的最小值．21．有限数列{}n a ，若满足12131||||||m a a a a a a -≤-≤≤- ，m 是项数，则称{}n a 满足性质p .（1）判断数列3,2,5,1和4,3,2,5,1是否具有性质p ，请说明理由.（2）若11a =，公比为q 的等比数列，项数为10，具有性质p ，求q 的取值范围.（3）若n a 是1,2,...,m 的一个排列1(4),(1,2...1),{},{}k k n n m b a k m a b +≥==-都具有性质p ，求所有满足条件的{}n a .1．1y =【解析】根据抛物线的性质得结论．【详解】由抛物线方程得2p =，焦点为(0,1)-，准线方程为1y =．故答案为：1y =．2．32.5##652【分析】根据茎叶图中数据，利用百分位数的定义计算即可.【详解】因为1225%3⨯=，所以该小组成员年龄的第25百分位数是1(3233)32.52⨯+=，故答案为：32.5.3．【详解】由面积为的半圆面，可得圆的半径为2，即圆锥的母线长为2.圆锥的底面周长为.所以底面半径为1..4．61111【分析】求出AO，再利用点到平面的距离公式，求出答案.【详解】由题知()1,2,1AO =-，设点A 到平面α的距离为d ，则11AO ndn⋅===，所以点A到平面α故答案为：61111.5．220【分析】由频率分布直方图的面积和为1求出a，再计算出结果即可.【详解】由频率分布直方图可知()0.0100.0100.0250.0150.005101a+++++⨯=，解得0.035a=，这400名学生中竞赛成绩不低于120分的人数为()4000.0350.0150.00510220´++´=，故答案为：2206．25.6【分析】利用分层抽样的平均数公式、方差公式计算即得.【详解】由分层随机抽样抽取的样本中男生有30人，女生有20人，得男生所占的权重为13030.630205w===+，女生所占的权重为210.60.4w=-=，而男生身高的平均数1170cmx=，方差2116s=，女生身高的平均数2165cmx=，方差2225s=，估计该校学生身高的平均数11220.61700.4165168x w x w x=+=⨯+⨯=，方差22222111222[()][()]s w s x x w s x x=+-++-220.6[16(170168)]0.4[25(165168)]25.6=⨯+-+⨯+-=.故答案为：25.67【分析】依据题意将题目转化为平行线间距离的最值问题，利用平行线间距离公式建立方程，求解参数值即可.【详解】由双曲线方程221,x y-=可得1,1a b==，则双曲线的一条渐近线方程为y x=，因为双曲线无限接近于渐近线，且显然直线y x =与直线10x y -+=平行，则两直线之间的距离d 即为c 的最大值，此时22c d ===.8．14##0.25【分析】根据相互独立事件和概率的加法公式进行计算可得答案.【详解】设A B ､比赛A 获胜为事件M ，,A C 比赛C 获胜为事件N ，C B ､比赛B 获胜为事件Q ，且,,M N Q 相互独立，则()()()12P M P N P Q ===，设三人共比赛了3局，三人各胜一局的概率为D ，则()()()()()()()P D P M P N P Q P M P Q P N =+11111112222224=⨯⨯+⨯⨯=.故答案为：14.9．4【分析】根据题意，由数列的通项公式可得360a a ==，即可得到n m S S -的最大值是53S S -，然后代入计算，即可得到结果.【详解】由29180n a n n =-+-=可得3n =或6n =，即360a a ==，又函数()2918f x x x =-+-的图像开口向下，所以数列{}n a 的前3项为负数，当6n >时，数列中的项均为负数，在m n <的前提下，n m S S -的最大值是5345S S a a -=+，其中24449182a =-+⨯-=，25559182a =-+⨯-=所以5345224S S a a -=+=+=故答案为：410．12+⎭【分析】首先由椭圆标准方程和双曲线标准方程的定义，得出椭圆与双曲线共焦点，再分别表示出离心率，根据121e e <及2220a b ->即可求得21e e 的范围．【详解】解：由题意知椭圆的2221c a b =-，双曲线的22222222c b a b a b =+-=-，则椭圆与双曲线共焦点，设12c c c ==，则1c e a =，2c e b=，212c e e ab∴=，21e a e b =，121e e < ，2221c a b a bab ab b a-∴==-<，设0at b =>，则11t t-<，解得102t +<<，即1502a b <<，又2220a b -> ，且0a b >>，ab∴>，故21e e的取值范围是12+⎭．故答案为：152⎫⎪⎪⎭11．32##1.5【分析】建立空间直角坐标系，作出辅助线，证明出AF ⊥平面11D EHB ，故点P 在平面11D EHB 上，故当点,P H 重合时，线段1D P 长度取得最大值，求出最大值.【详解】如图，以D 为坐标原点，1,,DA DC DD 所在直线分别为,,x y z 轴，建立空间直角坐标系，取CD 的中点E ，BC 的中点H ，连接EH ，则()()()()()()110,0,1,0,0.5,0,0.5,1,0,1,1,1,0,1,0.5,1,0,0D E H B F A ，则()()()()1111,1,0.5,0,0.5,1,1,1,0,0.5,0.5,0AF D E D B EH =-=-==，112D B EH = ，故11,D B EH平行，故()()11,1,0.50,0.5,100.50.50AF D E ⋅=-⋅-=+-= ，()()111,1,0.51,1,0110AF D B ⋅=-⋅=-+=，故AF ⊥1D E ，AF ⊥11D B ，又1111D E D B D = ，111,D E D B ⊂平面11D EHB ，故AF ⊥平面11D EHB ，故点P 在平面11D EHB 上，故当点,P H 重合时，线段1D P 长度取得最大值，()()()10.5,1,00,0,10.5,1,1D H =-=-，故1D P 32=.故答案为：3212．89π##89π【分析】由不等式有解，结合数量积运算，求得a ≤ 2ab ×= 且1= b ，可得a 围成的空间几何体是以原点为顶点，高为2.【详解】由已知得224a a tb ≥+ ，所以2223840a ta b t b +⋅+≤ ，所以存在实数t ，使得不等式2241630t t a ++≤ 有解，则有()22Δ164430a =-⨯⨯≥ ，解得a 又因为2ab ×=且1= b ，所以a 在b 方向上的数量投影是2，所以a围成的空间几何体是以原点为顶点，高为2故由a构成的空间几何体的体积为218ππ239⋅⋅=.故答案为：8π9.13．C【分析】利用中位数、极差、方差、标准差的意义判断即可.【详解】在统计量中，极差、方差、标准差都是刻画某样本离散程度的量，中位数是刻画某样本集中趋势的量，所以不能度量某样本离散程度的是中位数.故选：C 14．B【详解】如图，建立直角坐标系依题意可得，10,15,20,OA BC OB APO BPC ===∠=∠则(0,0),(0,10),(20,0),(20,15)O A B C 设(,)P x y ，因为APO BPC ∠=∠，所以tan tan APO BPC ∠=∠则OA BCOPBP=，=化简可得22323200x x y ++-=，即22(16)576x y ++=所以P 点轨迹为圆，故选B 15．D【分析】通过平行得到平面与11C D 的交点H ，从而得到与面1111D C B A 的交线，再由平行得到与平面ABCD 的交线，从而确定点G 的位置，根据H 为11C D 的四等分点得到G 为AD 的三等分点，从而得到AG 的长.【详解】如图，平面1B EF 与平面11CC D D 的交线与1B E 平行，即过点F 作1B E 的平行线，交11C D 于点H ，连接1B H ，因为E ，F 分别为棱AB 和1DD 的中点，所以H 为11C D 的四等分点,过点E 作1EG B H ，交AD 于点G .从而G 为AD 的三等分点，故24233AG =⨯=.故选：D.16．A【分析】根据柱体体积、表面积的求法，分别表示出11V S 和22V S ，分析即可得答案.【详解】设底面面积为S ，底面周长为C ，则11V S AA =⋅，11S C AA =⋅，所以11V SS C=，设斜棱柱的高为h ，则2V S h =⋅，2AB BC CD DE EF FAS AB h BC h CD h DE h EF h FA h =⨯+⨯+⨯+⨯+⨯+⨯()AB BC CD DE EF FA h Ch >+++++⨯=,所以2121V V Sh S S Ch C S <==.故选：A17．(1)14(2)512【分析】（1）根据题意直接写出样本空间的所有基本事件，再分析满足的基本事件求解即可；（2）判断是否能同时发生即可判断与是否为互斥事件，再结合（1）可得()P A B ；【详解】（1）样本空间：()()()()()()()()()()()(){}0,1,0,2,0,3,1,0,1,2,1,3,2,0,2,1,2,3,3,0,3,1,3,2Ω=，所以()12n Ω=.因为{(1,0),(1,2),(1,3)}A =，{(0,2),(1,2),(3,2)}B =，所以()3n A =，()3n B =.从而31()124P A ==，31()124P B ==.（2）因为{(1,2)}A B = ，故A 与B 不是互斥事件.又{(1,0),(1,2),(1,3),(0,2)(3,2)}A B = .所以()5n A B = .从而5()12P A B =.18．(1)2m =-(2)22,22m I m m -⎛⎫⎪++⎝⎭，点I 恒在定直线210x y +-=上【分析】（1）根据直线平行的条件列方程可得m ，然后验证是否重合可得；（2）联立直线方程求解可得点I 的坐标，然后消参可知点I 在定直线上.【详解】（1）因为12l l ∥，所以1(4)()m m ⨯-=-⨯，解得2m =±，当2m =时，直线1l ：210x y -+=，直线2l ：2420x y -+=即210x y -+=，显然此时两直线重合，当2m =-时，直线1l ：210x y ++=，直线2l ：2460x y --+=即230x y +-=，符合题意，故2m =-.（2）由（1）知，当1l ，2l 相交时2m ≠±，联立10440x my mx y m -+=⎧⎨--+=⎩，解得2222m x m y m -⎧=⎪⎪+⎨⎪=⎪+⎩，∴22,22m I m m -⎛⎫⎪++⎝⎭，因为222221222m m x y m m m -⨯++=+==+++，即210x y +-=，所以点I 恒在定直线210x y +-=上.19．(1)体积383πm 3；表面积212πm(2)能；2.95m【分析】(1)利用圆锥体积公式和表面积公式求解；(2)根据空间向量的坐标运算求异面直线所成的角；(3)利用侧面展开图，根据两点之间直线最短求解.【详解】（1）因为2m r =，所以24m SB AB r ===，则SO =，所以圆锥的体积为321π3m 3V r SO =⋅=，表面积为221π2π12πm 2S r r SB =+⨯⨯=.（2）建立如图所示空间直角坐标系，则(0,0,(0,0,0),(0,2,0),(2,0,0),S O A Q P ,所以(0,0,(2,1,SO PQ =-=- ,设异面直线PQ 与SO 所成角为α，则cos cos ,SO PQ SO PQ SO PQα⋅=<>=⋅ 所以异面直线PO 与SO所成角为（3）将该圆锥的侧面夹在母线,SQ SA 的部分展开，如图，连接PQ，因为 12ππ4AQ r =⨯=， π4AQ ASQ SA ∠==，所以SPQ中，由余弦定理可得，2222cos 20PQ SP SQ SP SQ ASQ =+-⋅∠=-所以 2.95m PQ =≈.20．(1)3m =(2)3a =+【分析】（1）利用椭圆参数,,a b c 的几何意义，再由直线过右顶点，即可求出m ；（2）由椭圆焦半径三角形，结合已知两角和焦距，即可解得a ；（3）用几何意义得到2QF 的最小值，从而得到,a m 的关系，再结合已知条件去解出m 的范围，即可求解问题.【详解】（1）由b c 得：222639a b c =+=+=，所以右顶点()30A ，，0y -=得：03m =⇒=.（2）当m =时,直线l 30y --=经过焦点2F ，点P 是Γ上一点且P 同时是l 上一点，则如图可知：12π6F PF ∠=，又因为直线l2π3PF A ∠=，用三角形的外角等于不相邻的两内角和可知：12πππ366PF F =-=∠，即212=PF F F 222121221212=+2cos 36PF PF F F PF F F F F P -∠=，即1=6PF ，由椭圆的定义得：12263a PF PF a =+=+⇒=（3）由几何性质可知2QF 的最小值是点2F 到直线l 0y -=的距离，即d =由21||2QF a ≥2a ≥，即3a m ≤，因为任意满足223(1)4a m ≤+的实数a ，都有21||2QF a ≥成立，即任意满足223(1)4a m ≤+的实数a ，都有3a ≤成立，则()223(1)34m +≤，即：23110m -+≥，解得：m ≤或m ≥所以当m 变化时，31≥或31≤--即31≥或3≥而2QF ，所以2||QF .【点睛】关键点点睛：对任意满足223(1)4a m ≤+的实数a ，都有21||2QF a ≥成立的充要条件是()223(1)34m +≤，从而问题得以求解.21．（1）第一个数列具有性质p ，第二个数列不具有性质p ；理由见解析；（2）(](),20,q ∈-∞-+∞ ；（3）答案见解析.【分析】（1）结合题设中的定义可判断给定的两个数列是否具有性质p ；（2）等比数列具有性质p 等价于()11(1)120n n q q q q --⎡⎤-+-≥⎣⎦对任意的,2n N n ∈≥恒成立，就1,01,10,1q q q q ≥<<-≤<<-分类讨论后可得q 的取值范围.（3）设1=a p ，先考虑{}3,4,3,2p m m ∈--…,均不存在具有性质p 的数列，再分别考虑1,2,,1p m m =-时具有性质p 的数列，从而得到所求的数列.【详解】（1）对于第一个数列有|23|1,|53|2,|13|2-=-=-=，满足题意，该数列满足性质p 对于第二个数列有|34|1,|24|2,|54|1-=-=-=不满足题意，该数列不满足性质p .（2）由题意可得，{}111,2,3,...,9n n q q n --≥-∈两边平方得：2221212+1n n n n q q q q ---+≥-整理得：()11(1)120n n q q q q --⎡⎤-+-≥⎣⎦当1q ≥时，得1(1)20n q q -+-≥，此时关于2n ≥恒成立，所以等价于2n =时(1)20q q +-≥，所以(2)(1)0q q +-≥，所以2q ≤-或者1q ≥，所以取1q ≥.当01q <<时，得1(1)20n q q -+-≤，此时关于n 恒成立，所以等价于2n =时(1)20q q +-≤，所以(2)(1)0q q +-≤，所以21q -≤≤，所以取01q <≤.当10q -≤<时，得11(1)20n n q q q --⎡⎤+-≤⎣⎦.当n 为奇数的时候，得1(1)20n q q -+-≤，很明显成立，当n 为偶数的时候，得1(1)20n q q -+-≥，很明显不成立，故当10q -≤<时，矛盾，舍去.当1q <-时，得11(1)20n n q q q --⎡⎤+-≤⎣⎦.当n 为奇数的时候，得1(1)20n q q -+-≤，很明显成立，当n 为偶数的时候，要使1(1)20n q q -+-≥恒成立，所以等价于2n =时(1)20q q +-≥，所以()()021q q +-≥，所以2q ≤-或者1q ≥，所以取2q ≤-.综上可得，(](),20,q ∈-∞-+∞ .（3）设1=a p ，{}3,4,3,2p m m ∈--…,，因为12131||||||m a a a a a a -≤-≤≤- ，故12||1a a -=，所以2a 可以取1p -或者1p +，若1a p =，21a p =-，则31a p =+，故42a p =+或42a p =-（舍，因为3242a a a a ->-），所以52a p =-（舍，因为3252a a a a ->-）.若1a p =，21a p =+，则31a p =-，故42a p =+（舍，因为3242a a a a ->-），或42a p =-所以52a p =+（舍，因为3252a a a a ->-）.所以{}3,4,3,2p m m ∈--…,均不能同时使{}n a ，{}n b 都具有性质p .当1p =时，即有21311m a a a a a a -≤-≤≤- ，故23m a a a ≤≤≤ ，故232,3,,m a a a m === ，故有数列{}n a ：1,2,3,1,m m -…,满足题意.当2p =时，则21a =且3122m a a ≤-≤≤- ，故33,,m a a m == ，故有数列{}n a ：2,1,3,1,m m -…,满足题意.当p m =时，12131m a a a a a a -≤-≤≤- ，故23m a a a ≥≥≥ ，故231,2,,1m a m a m a =-=-= ，故有数列{}n a ：,1,321m m -…,,,满足题意.当1p m =-时，则2a m =且3111m m a m a ≤--≤≤-- ，故32,,1m a m a =-= ，故有数列{}n a ：1,,2,3,321m m m m ---…,,,满足题意.故满足题意的数列只有上面四种.【点睛】本题为新定义背景下的数列存在性问题，先确定{}3,4,3,2p m m ∈--…,时均不存在具有性质p 的数列是关键，依据定义枚举再依据定义舍弃是核心，本题属于难题.。
数学分析习题集13复旦大学
∫ dy ∫
0
1
y y
e y f ( x)dx = ∫ (e x − e x ) f ( x)dx 。
2
1
0
14. 设 D = [0,1] × [0,1] ，证明
D
1 ≤ ∫∫ sin( x 2 ) + cos( y 2 ) dxdy ≤ 2 。
t2 ≤ cos t ≤ 1 （ | t |≤ π / 2 ）证明 15．设 D = [0,1] × [0,1] ，利用不等式 1 − 2 49 ≤ ∫∫ cos( xy ) 2 dxdy ≤ 1 。 50 D 16．设 D 是由 xy 平面上的分段光滑简单闭曲线所围成的区域， D 在 x 轴和 y 轴上的投 影长度分别为 l x 和 l y ， (α , β ) 是 D 内任意一点。证明
2 2
(1) (2)
∫ dx ∫ f ( y)dy = ∫ f ( y)(b − y)dy ； ∫ dy ∫
0
b
x
b
a a
a y
0
a
e
(a− x)
f ( x )dx = ∫ (a − x )e ( a − x ) f ( x )dx （ a > 0 ） 。
0
a
13．设 f ( x ) 在 [0,1] 上连续，证明
3
（2） （3）
∫∫
D D
x dxdy ，其中 D 是由圆周 x 2 + y 2 = x 所围区域；
2
∫∫ ( x + y)dxdy ，其中 D 是由圆周 x
∫∫
D
+ y 2 = x + y 所围区域；
（4）
1− x2 − y2 dxdy ，其中 D 是由圆周 x 2 + y 2 = 1 及坐标轴所围成的在第 1+ x2 + y2
数学分析(复旦大学版)课后题答案40-45
§udÃF¼êPÂÈ©§y{'4Gª§& 1 ln xy dx9uy Q[ , b ](b > 1)þÂñ. b
+∞ a A
ln
0
b dx x
Âñ
#f (x, y)Q[ a, +∞; c, d ]ë§é[ c, d)þzy§ f (x, y) dxÂñ§¢È©Qy = duÑ. y²ùÈ©Q[ c, d ]Âñ. y²µd f (x, d) dxuѧ&∃ε > 0, ∀A > a, ∃A , A A §¦ f (x, d) dx ε
dx [ p1 , p2 ]
Q
ë
2−p
dx [ p1 , p2 ]
Q
ë
6.
π −1 p 2−p 1 2 1 p π π −1 p 2−p p 2−p p1 2−p1 1 2 1−p1 x→π −0 1 p1 2−p1 p1 π 1 π −1 p−1 2−p1 π π −1 p 2−p 1 2 π p 2−p 1 2 π −1 p 1 2 π 0 p 2−p +∞ +∞
2−p
π −1 1 p 2−p
1 π −1 π sin x sin x sin x sin x dx = dx + dx + dx p (π − x)2−p p (π − x)2−p p (π − x)2−p p (π − x)2−p x x x x 0 0 1 π −1 1 sin x dx p 2−p 0 x (π − x) sin x sin x (0 x 1, 0 < p1 p p2 < 2) p 2 − p p 2 x (π − x) x (π − x)2−p2 sin x 1 lim xp2 −1 p = 2−p 2 − p 2 2 2 x→+0 x (π − x) π 1 sin x p2 < 2 p2 − 1 < 1 dx p2 (π − x)2−p2 x 0 1 sin x dx p ∈ [ p1 , p2 ] p (π − x)2−p x 0 1 sin x sin x (0 , 1 ] × [ p , p ] dx [ p1 , p2 ] 1 2 p (π − x)2−p xp (π − x)2−p x 0 π
复旦大学《数值分析》2020-2021学年第一学期期末试卷A卷
课程编号：A071001复旦大学2020-2021学年第一学期数值分析期末试题A一.解下列各题（每小题6分）1.求极限n n nn )111(lim 2++∞→.2..已知f 是可导函数,且x x f dx d 11(arctan =，求4(πf '.微分法，可以补用考虑微分次数，不断向下推。
导数法，比需两边对同一变量求导。
3.求出23||ln )(2+-=x x x x f 的间断点，并指出是第几类间断点.4.已知2)13(lim 2=++-+∞→bx ax x x ,试确定其中常数b a ,.二.解下列各题（每小题7分）1.设⎩⎨⎧+=+-=23)1ln(tt y t t x ,求22dx y d .2.试确定常数b a ,的值,使点)3,1(是曲线34bx ax y +=的拐点,并求出曲线的凹凸区间.3.求由方程0sin 21=+-y y x 所确定的隐函数)(x y y =的二阶导数.4.已知2112sin )(1lim30=--+→x x e x x f ，求)(lim 0x f x →.复合函数与函数求导公式可以一起用。
三.(9分)设数列}{n x 满足010<<-x ,),2,1,0(221 =+=+n x x x n nn ,证明}{n x 收敛,并求n n x ∞→lim .四.(9分)设)(x f 有二阶连续导数,0)0(=f ,⎪⎩⎪⎨⎧='≠=0),0(0,)()(x f x x x f x g ，求)(x g '并讨论)(x g '的连续性.五.(9分)一个体积给定的观察站底部是一个直圆柱,顶部是一个半球形,如果顶部单位面积的造价是侧面单位面积造价的二倍,问圆柱的底半径r 与高h 分别为多少时可使总造价最低?六.(8分）证明，当1>x 时，11ln +-≥x x x .七.(9分）(1)已知当0→x 时,2cos x e x -与k cx 是等价无穷小,求c 与k 的值;(2)求极限222sin )(cos 112lim 2xe x x x x x -+-+→.八.(4分)设)(xf 在],[b a 上连续,在),(b a 内可导,0)(≠'x f ,证明存在),(,b a ∈ηξ,使ηηξ---=''e ab e e f f a b )()(.最后一道题一定要会拼与凑。
高等数学复旦大学出版第三版下册课后答案习题全(陈策提mai供huan)
习题七1. 在空间直角坐标系中，定出下列各点的位置：A(1,2,3); B(-2,3,4); C(2,-3,-4);D(3,4,0); E(0,4,3); F(3,0,0).解：点A在第Ⅰ卦限；点B在第Ⅱ卦限；点C在第Ⅷ卦限；点D在xOy面上；点E在yOz面上；点F在x轴上.2. xOy坐标面上的点的坐标有什么特点？yOz面上的呢？zOx面上的呢？答: 在xOy面上的点，z=0;在yOz面上的点，x=0;在zOx面上的点，y=0.3. x轴上的点的坐标有什么特点？y轴上的点呢？z轴上的点呢？答：x轴上的点，y=z=0;y轴上的点，x=z=0;z轴上的点，x=y=0.4. 求下列各对点之间的距离：（1）（0，0，0），（2，3，4）；（2）（0，0，0），（2，-3，-4）；（3）（-2，3，-4），（1，0，3）；（4）（4，-2，3），（-2，1，3）.解：（1）s=(2) s==(3) s==(4) s==5. 求点（4，-3，5）到坐标原点和各坐标轴间的距离.解：点(4，-3，5)到x轴，y轴，z轴的垂足分别为（4，0，0），（0，-3，0），（0，0，5）.故2s=xs==ys==5zs==.6. 在z轴上，求与两点A（-4，1，7）和B（3，5，-2）等距离的点. 解：设此点为M（0，0，z），则222222(4)1(7)35(2)z z-++-=++--解得149z=173174即所求点为M （0，0，149）. 7. 试证：以三点A （4，1，9），B （10，-1，6），C （2，4，3）为顶点的三角形是等腰直角三角形.证明：因为|AB |=|AC |=7.且有|AC |2+|AB |2=49+49=98=|BC |2.故△ABC 为等腰直角三角形.8. 验证：()()++=++a b c a b c .证明：利用三角形法则得证.见图7-1图7-19. 设2, 3.=-+=-+-u a b c v a b c 试用a , b , c 表示23.-u v解：232(2)3(3)2243935117-=-+--+-=-++-+=-+u v a b c a b c a b c a b c a b c10. 把△ABC 的BC 边分成五等份，设分点依次为D 1，D 2，D 3，D 4，再把各分点与A 连接，试以AB =c ，BC =a 表示向量1D A ,2D A ,3D A 和4D A . 解：1115D A BA BD =-=--c a 2225D A BA BD =-=--c a 3335D A BA BD =-=--c a 444.5D A BA BD =-=--c a 11. 设向量OM 的模是4，它与投影轴的夹角是60°，求这向量在该轴上的投影.解：设M 的投影为M '，则1Pr j cos604 2.2u OM OM =︒=⨯= 12. 一向量的终点为点B （2，-1，7），它在三坐标轴上的投影依次是4，-4和7，求这向量的起点A 的坐标.解：设此向量的起点A 的坐标A (x , y , z )，则{4,4,7}{2,1,7}AB x y z =-=----175解得x =-2, y =3, z =0故A 的坐标为A (-2, 3, 0).13. 一向量的起点是P 1（4，0，5），终点是P 2（7，1，3），试求：（1） 12PP 在各坐标轴上的投影； （2） 12PP 的模；（3） 12PP 的方向余弦； （4） 12PP 方向的单位向量.解：（1）12Pr j 3,x x a PP ==12Pr j 1,y y a PP == 12Pr j 2.z z a PP ==-(2) 12(7PP ==(3) 12cos 14xa PP α== 12cos 14ya PP β==12cos 14za PP γ==(4) 12012{14PP PP ===+e j . 14. 三个力F 1=(1,2,3), F 2=(-2,3,-4), F 3=(3,-4,5)同时作用于一点.求合力R 的大小和方向余弦. 解：R =（1-2+3，2+3-4，3-4+5）=（2，1，4）||==R cos cos cos αβγ=== 15. 求出向量a = i +j +k , b =2i -3j +5k 和c=-2i -j +2k 的模，并分别用单位向量,,a b c e e e 来表达向量a ,b ,c .解：||==a||==b ||3==c176, , 3. a b c ==a b c e16. 设m =3i +5j +8k , n =2i -4j -7k , p =5i +j -4k ,求向量a =4m +3n -p 在x 轴上的投影及在y 轴上的分向量.解：a =4(3i +5j +8k )+3(2i -4j -7k )-(5i +j -4k )=13i +7j +15k在x 轴上的投影a x =13,在y 轴上分向量为7j .17.解：设{,,}x y z a a a a =则有c o s (1,1)3x a i a a i a iπ⋅====⋅ 求得12x a =. 设a 在xoy 面上的投影向量为b 则有{,,0}x y b a a =则222cos 4a ba b π⋅=⇒=⋅ 则214y a = 求得12y a =± 又1,a =则2221x y z a a a ++=从而求得11{,,}222a =±或11{,,}222-± 18. 已知两点M 1（2，5，-3），M 2（3，-2，5），点M 在线段M 1M 2上，且123M M MM =，求向径OM 的坐标.解：设向径OM ={x , y , z }12{2,5,3}{3,2,5}M M x y z MM x y z =--+=----因为，123M M MM = 所以，11423(3)153(2) 433(5)3x x x y y y z z z ⎧=⎪-=-⎧⎪⎪⎪-=--⇒=-⎨⎨⎪⎪+=-⎩=⎪⎪⎩177故OM ={111,,344-}. 19. 已知点P 到点A （0，0，12）的距离是7，OP 的方向余弦是236,,777，求点P 的坐标. 解：设P 的坐标为（x , y , z ）, 2222||(12)49PA x y z =++-=得2229524x y z z ++=-+126570cos 6, 749z z γ==⇒==又122190cos 2, 749x x α==⇒==123285cos 3, 749y y β==⇒==故点P 的坐标为P （2，3，6）或P （190285570,,494949）.20. 已知a , b 的夹角2π3ϕ=，且3,4==b a ，计算：(1) a ·b ; (2) (3a -2b )·(a + 2b ).解：（1）a ·b =2π1cos ||||cos 3434632ϕ⋅⋅=⨯⨯=-⨯⨯=-a b(2) (32)(2)3624-⋅+=⋅+⋅-⋅-⋅a b a b a a a b b a b b2223||44||334(6)41661.=+⋅-=⨯+⨯--⨯=-a a b b21. 已知a =(4,-2, 4), b =(6,-3, 2),计算：（1）a ·b ; (2) (2a -3b )·(a + b )； （3）2||-a b解：（1）46(2)(3)4238⋅=⨯+-⨯-+⨯=a b(2) (23)()2233-⋅+=⋅+⋅-⋅-⋅a b a b a a a b a b b b222222222||3||2[4(2)4]383[6(3)2]23638349113=-⋅-=⨯+-+--+-+=⨯--⨯=-a a b b(3) 222||()()2||2||-=-⋅-=⋅-⋅+⋅=-⋅+a b a b a b a a a b b b a a b b36238499=-⨯+=17822. 已知四点A （1，-2，3），B （4，-4，-3），C （2，4，3），D （8，6，6），求向量AB 在向量CD 上的投影.解：AB ={3，-2，-6}，CD ={6，2，3}Pr j CD AB CD AB CD ⋅=4.7==- 23. 若向量a +3b 垂直于向量7a -5b ,向量a -4b 垂直于向量7a -2b ,求a 和b 的夹角.解: (a +3b )·(7a -5b ) =227||1615||0+⋅-=a a b b ①(a -4b )·(7a -2b ) = 227||308||0-⋅+=a a b b ② 由①及②可得：222221()1||||2||||4⋅⋅⋅==⇒=a b a b a b a b a b 又21||02⋅=>a b b ，所以1cos ||||2θ⋅==a b a b , 故1πarccos 23θ==. 24. 设a =(-2,7,6),b =(4, -3, -8),证明：以a 与b 为邻边的平行四边形的两条对角线互相垂直. 证明：以a ,b 为邻边的平行四边形的两条对角线分别为a +b ,a －b ,且a +b ={2,4, -2}a -b ={-6,10,14}又(a +b )·(a -b )= 2×(-6)+4×10+(-2)×14=0故(a +b )⊥(a -b ).25. 已知a =3i +2j -k , b =i -j +2k ,求：(1) a ×b ; (2) 2a ×7b ;(3) 7b ×2a ; (4) a ×a . 解：（1） 211332375122111--⨯=++=----a b i j k i j k(2) 2714()429870⨯=⨯=--a b a b i j k(3) 7214()14()429870⨯=⨯=-⨯=-++b a b a a b i j k(4) 0⨯=a a .26. 已知向量a 和b 互相垂直，且||3, ||4==a b .计算：(1) |(a ＋b )×(a －b )|；(2) |(3a ＋b )×(a －2b )|.（1）|()()|||2()|+⨯-=⨯-⨯+⨯-⨯=-⨯a b a b a a a b b a b b a b179π2||||sin 242=⋅⋅=a b (2) |(3)(2)||362||7()|+⨯-=⨯-⨯+⨯-⨯=⨯a b a b a a a b b a b b b aπ734sin 842=⨯⨯⨯= 27. 求垂直于向量3i -4j -k 和2i -j +k 的单位向量，并求上述两向量夹角的正弦. 解：411334555111221----⨯=++=--+--a b i j k i j k与⨯a b平行的单位向量)||⨯==--+⨯a b e i j k a b||sin ||||26θ⨯===⨯a b a b . 28. 一平行四边形以向量a =(2,1,－1)和b =(1,－2,1)为邻边，求其对角线夹角的正弦. 解：两对角线向量为13=+=-l a b i j ，232=-=+-l a b i j k因为12|||2610|⨯=++l l i j k12||||==l l 所以1212||sin 1||||θ⨯===l l l l . 即为所求对角线间夹角的正弦.29. 已知三点A (2,-1,5), B (0,3,-2), C (-2,3,1)，点M ，N ，P 分别是AB ，BC ，CA 的中点，证明：1()4MN MP AC BC ⨯=⨯. 证明：中点M ，N ，P 的坐标分别为31(1,1,), (1,3,), (0,1,3)22M N P -- {2,2,2}MN =--3{1,0,}2MP =- {4,4,4}AC =--{2,0,3}BC =-180 22222235233100122MN MP ----⨯=++=++--i j k i jk44444412208033220AC BC ---⨯=++=++--i j k i j k故 1()4MN MP AC BC ⨯=⨯.30.（1）解: x y zx y z i j ka b a a a b b b ⨯==-+-+-y z z y z x x z x y y x a b a b i a b a b j a b a b k （）（）（）则 C=-C +-+-y z z y x z x x z y x y y x ya b a b a b a b a b C a b a b C ⨯⋅（）（）（）（） x y zx y z x y za a ab b b C C C =若 ,,C a b 共面，则有 a b ⨯后与 C 是垂直的.从而 C 0a b ⨯⋅=（） 反之亦成立.（2） C x y zx y z x y za a a ab b b b C C C ⨯⋅=（）a x y zx y z x y zb b b b C C C C a a a ⨯⋅=（）b x y z x y z x y zC C C C a a a a b b b ⨯⋅=（）由行列式性质可得:x y z x y z x y zx y z x y z x y z x y z x y z x y za a ab b b C C C b b b C C C a a a C C C a a a b b b ==故 C a ?b a b b C C a ⨯⋅=⨯⋅=⨯⋅（）（）（）18131. 四面体的顶点在(1,1,1),(1,2,3),(1,1,2)和(3,-1,2)求四面体的表面积.解：设四顶点依次取为A , B , C , D .{0,1,2}, {2,2,1}AB AD ==-则由A ，B ，D 三点所确定三角形的面积为111|||542|222S AB AD =⨯=+-=i j k .同理可求其他三个三角形的面积依次为12故四面体的表面积122S =+.32.解：设四面体的底为BCD ∆，从A 点到底面BCD ∆的高为h ，则13BCD V S h =⋅⋅，而11948222BCD S BC BD i j k =⨯=--+=又BCD ∆所在的平面方程为:48150x y z +-+=则43h ==故1942323V =⋅⋅=33. 已知三点A (2,4,1), B (3,7,5), C (4,10,9)，证：此三点共线.证明：{1,3,4}AB =,{2,6,8}AC =显然2AC AB =则22()0AB AC AB AB AB AB ⨯=⨯=⨯=故A ，B ，C 三点共线.34. 一动点与M 0(1,1,1)连成的向量与向量n =(2,3,-4)垂直，求动点的轨迹方程.解：设动点为M (x , y , z )0{1,1,1}M M x y z =---因0M M n ⊥,故00M M n ⋅=.即2(x -1)+3(y -1)-4(z -1)=0整理得：2x +3y -4z -1=0即为动点M 的轨迹方程.35. 求通过下列两已知点的直线方程：（1） （1，-2，1）， （3，1，-1）； （2） （3，-1，0），（1，0，-3）.182 解：（1）两点所确立的一个向量为s ={3-1，1+2，-1-1}={2，3，-2}故直线的标准方程为：121232x y z -+-==- 或 311232x y z --+==- （2）直线方向向量可取为s ={1-3，0+1，-3-0}={-2，1，-3}故直线的标准方程为：31213x y z -+==-- 或 13213x y z -+==-- 36. 求直线234035210x y z x y z +--=⎧⎨-++=⎩的标准式方程和参数方程. 解：所给直线的方向向量为 12311223719522335--=⨯=++=----s n n i j k i j k另取x 0=0代入直线一般方程可解得y 0=7,z 0=17于是直线过点（0，7，17），因此直线的标准方程为:7171719x y z --==-- 且直线的参数方程为：771719x t y t z t =⎧⎪=-⎨⎪=-⎩37. 求过点(4,1,-2)且与平面3x -2y +6z =11平行的平面方程.解：所求平面与平面3x -2y +6z =11平行故n ={3,-2,6}，又过点(4,1,-2)故所求平面方程为：3(x -4)-2(y -1)+6(z +2)=0即3x -2y +6z +2=0.38. 求过点M 0(1,7,-3)，且与连接坐标原点到点M 0的线段OM 0垂直的平面方程.解：所求平面的法向量可取为0{1,7,3}OM ==-n故平面方程为：x -1+7(y -7)-3(z +3)=0即x +7y -3z -59=039. 设平面过点(1,2,-1)，而在x 轴和z 轴上的截距都等于在y 轴上的截距的两倍，求此平面方程.解：设平面在y 轴上的截距为b 则平面方程可定为122x y z b b b++= 又(1,2,-1)在平面上，则有121122b b b-++=183得b =2. 故所求平面方程为1424x y z ++= 40. 求过(1,1,-1), (-2,-2,2)和（1，-1，2）三点的平面方程.解：由平面的三点式方程知1112121213131310x x y y z z x x y y z z x x y y z z ------=--- 代入三已知点，有1112121*********x y z --+----+=---+ 化简得x -3y -2z =0即为所求平面方程.41. 指出下列各平面的特殊位置，并画出其图形：(1) y =0; (2) 3x -1=0;(3) 2x -3y -6=0; (4) x – y =0;(5) 2x -3y +4z =0.解：(1) y =0表示xOz 坐标面（如图7-2）(2) 3x -1=0表示垂直于x 轴的平面.(如图7-3)图7-2 图7-3(3) 2x -3y -6=0表示平行于z 轴且在x 轴及y 轴上的截距分别为x =3和y =-2的平面.(如图7-4)(4) x –y =0表示过z 轴的平面（如图7-5）(5) 2x -3y +4z =0表示过原点的平面（如图7-6）.图7-4 图7-5 图7-642. 通过两点（1，1，1，）和（2，2，2）作垂直于平面x +y -z =0的平面.解：设平面方程为Ax +By +Cz +D =0则其法向量为n ={A ,B ,C }已知平面法向量为n 1={1,1,-1}过已知两点的向量l ={1,1,1}由题知n·n1=0, n·l=0即0,.A B CC A B A B C+-=⎧⇒==-⎨++=⎩所求平面方程变为Ax-Ay+D=0又点（1，1，1）在平面上，所以有D=0故平面方程为x-y=0.43. 决定参数k的值，使平面x+ky-2z=9适合下列条件：（1）经过点（5，-4，6）；（2）与平面2x-3y+z=0成π4的角.解：（1）因平面过点（5，-4，6）故有5-4k-2×6=9得k=-4.（2）两平面的法向量分别为n1={1,k,-2} n2={2,-3,1}且1212πcos cos||||42θ⋅====n nn n解得2k=±44. 确定下列方程中的l和m:(1) 平面2x+ly+3z-5=0和平面mx-6y-z+2=0平行;(2) 平面3x-5y+lz-3=0和平面x+3y+2z+5=0垂直.解：（1）n1={2,l,3}, n2={m,-6,-1}12232,18613lm lm⇒==⇒=-=--n n(2) n1={3, -5, l }, n2={1,3,2}12315320 6.l l⊥⇒⨯-⨯+⨯=⇒=n n45. 通过点（1，-1，1）作垂直于两平面x-y+z-1=0和2x+y+z+1=0的平面.解：设所求平面方程为Ax+By+Cz+D=0其法向量n={A,B,C}n1={1,-1,1}, n2={2,1,1}12203203A CA B CA B C CB⎧=-⎪⊥⇒-+=⎪⇒⎨⊥⇒++=⎪=⎪⎩n nn n又（1，－1，1）在所求平面上，故A－B+C+D=0，得D=0故所求平面方程为233CCx y Cz-++=即2x-y-3z=018418546. 求平行于平面3x -y +7z =5,且垂直于向量i -j +2k 的单位向量.解：n 1={3,-1,7}, n 2={1,-1,2}.12,⊥⊥n n n n 故1217733152122111--=⨯=++=+---n n n i j k i j k则2).n =+-e i j k47. 求下列直线与平面的交点： (1) 11126x y z-+==-, 2x +3y +z -1=0; (2) 213232x y z +--==, x +2y -2z +6=0.解：（1）直线参数方程为1126x ty t z t=+⎧⎪=--⎨⎪=⎩代入平面方程得t =1故交点为（2，-3，6）.（2） 直线参数方程为221332x ty t z t=-+⎧⎪=+⎨⎪=+⎩代入平面方程解得t =0.故交点为（-2，1，3）.48. 求下列直线的夹角：（1）533903210x y z x y z -+-=⎧⎨-+-=⎩ 和 2223038180x y z xy z +-+=⎧⎨++-=⎩；（2）2314123x y z ---==- 和 38121y z x --⎧=⎪--⎨⎪=⎩解：（1）两直线的方向向量分别为：s 1={5, -3,3}×{3, -2,1}=533321i j k--={3,4, -1}s 2={2,2, -1}×{3,8,1}=221381i j k-={10, -5,10}186由s 1·s 2=3×10+4×(-5)+( -1) ×10=0知s 1⊥s 2 从而两直线垂直，夹角为π2. (2) 直线2314123x y z ---==-的方向向量为s 1={4, -12,3},直线38121y z x --⎧=⎪--⎨⎪=⎩的方程可变为22010y z x -+=⎧⎨-=⎩,可求得其方向向量s 2={0,2, -1}×{1,0,0}={0, -1, -2},于是1212cos 0.2064785θθ⋅==≈⋅'≈︒s s s s 49. 求满足下列各组条件的直线方程：（1）经过点（2，-3，4），且与平面3x -y +2z -4=0垂直；（2）过点（0，2，4），且与两平面x +2z =1和y -3z =2平行；（3）过点（-1，2，1），且与直线31213x y z --==-平行. 解：（1）可取直线的方向向量为s ={3，-1，2}故过点（2，-3，4）的直线方程为 234312x y z -+-==- （2）所求直线平行两已知平面，且两平面的法向量n 1与n 2不平行，故所求直线平行于两平面的交线，于是直线方向向量12102{2,3,1}013=⨯==--i j ks n n 故过点（0，2，4）的直线方程为24231x y z --==- （3）所求直线与已知直线平行，故其方向向量可取为s ={2，-1，3}故过点（-1，2，1）的直线方程为121213x y z +--==-. 50. 试定出下列各题中直线与平面间的位置关系：（1）34273x y z ++==--和4x -2y -2z =3; （2）327x y z ==-和3x -2y +7z =8;187（3）223314x y z -+-==-和x +y +z =3. 解：平行而不包含. 因为直线的方向向量为s ={-2，-7，3}平面的法向量n ={4，-2，-2}，所以(2)4(7)(2)3(2)0⋅=-⨯+-⨯-+⨯-=s n于是直线与平面平行.又因为直线上的点M 0（-3，-4，0）代入平面方程有4(3)2(4)2043⨯--⨯--⨯=-≠.故直线不在平面上.(2) 因直线方向向量s 等于平面的法向量，故直线垂直于平面.(3) 直线在平面上，因为3111(4)10⨯+⨯+-⨯=,而直线上的点（2，-2，3）在平面上.51. 求过点（1，-2，1），且垂直于直线23030x y z x y z -+-=⎧⎨+-+=⎩ 的平面方程. 解：直线的方向向量为12123111-=++-ij k i j k , 取平面法向量为{1，2，3}，故所求平面方程为1(1)2(2)3(1)0x y z ⨯-+++-=即x +2y +3z =0.52. 求过点（1，-2，3）和两平面2x -3y +z =3, x +3y +2z +1=0的交线的平面方程.解：设过两平面的交线的平面束方程为233(321)0x y z x y z λ-+-++++=其中λ为待定常数，又因为所求平面过点（1，-2，3）故213(2)33(13(2)231)0λ⨯-⨯-+-++⨯-+⨯+=解得λ=-4.故所求平面方程为2x +15y +7z +7=053. 求点（-1，2，0）在平面x +2y -z +1=0上的投影.解：过点（-1，2，0）作垂直于已知平面的直线，则该直线的方向向量即为已知平面的法向量，即s =n ={1，2，-1}所以垂线的参数方程为122x t y t z t =-+⎧⎪=+⎨⎪=-⎩将其代入平面方程可得(-1+t )+2(2+2t )-(-t )+1=0188 得23t =- 于是所求点（-1，2，0）到平面的投影就是此平面与垂线的交点522(,,)333-54. 求点（3，-1，2）到直线10240x y z x y z +-+=⎧⎨-+-=⎩的距离. 解：过点（3，-1，2）作垂直于已知直线的平面，平面的法向量可取为直线的方向向量 即11133211==-=---ij k n s j k故过已知点的平面方程为y +z =1.联立方程组102401x y z x y z y z +-+=⎧⎪-+-=⎨⎪+=⎩解得131,,.22x y z ==-= 即13(1,,)22-为平面与直线的垂足于是点到直线的距离为2d == 55. 求点（1，2，1）到平面x +2y +2z -10=0距离.解：过点（1，2，1）作垂直于已知平面的直线，直线的方向向量为s =n ={1，2，2}所以垂线的参数方程为12212x t y t z t =+⎧⎪=+⎨⎪=+⎩将其代入平面方程得13t =. 故垂足为485(,,)333，且与点（1，2，1）的距离为1d == 即为点到平面的距离.56. 建立以点（1，3，-2）为中心，且通过坐标原点的球面方程.解：球的半径为R ==设(x ,y ,z )为球面上任一点，则(x -1)2+(y -3)2+(z +2)2=14即x 2+y 2+z 2-2x -6y +4z =0为所求球面方程.57. 一动点离点（2，0，-3）的距离与离点（4，-6，6）的距离之比为3，求此动点的轨迹方程.189解：设该动点为M (x ,y ,z )3.=化简得：8x 2+8y 2+8z 2-68x +108y -114z +779=0即为动点的轨迹方程.58. 指出下列方程所表示的是什么曲面，并画出其图形：（1）22()()22aax y -+=; （2）22149x y -+=;（3）22194x z +=; （4）20y z -=;（5）220x y -=; （6）220x y +=.解：（1）母线平行于z 轴的抛物柱面，如图7-7.（2）母线平行于z 轴的双曲柱面,如图7-8.图7-7 图7-8（3）母线平行于y 轴的椭圆柱面，如图7-9.（4）母线平行于x 轴的抛物柱面，如图7-10.图7-9 图7-10（5）母线平行于z 轴的两平面，如图7-11.（6）z 轴，如图7-12.图7-11 图7-1219059. 指出下列方程表示怎样的曲面，并作出图形：（1）222149y z x ++=; （2）22369436x y z +-=;（3）222149y z x --=; （4）2221149y z x +-=;（5）22209z x y +-=.解：（1）半轴分别为1，2，3的椭球面，如图7-13.(2) 顶点在（0，0，-9）的椭圆抛物面，如图7-14.图7-13 图7-14(3) 以x 轴为中心轴的双叶双曲面，如图7-15.(4) 单叶双曲面，如图7-16.图7-15 图7-16(5) 顶点在坐标原点的圆锥面，其中心轴是z 轴，如图7-17.图7-1760. 作出下列曲面所围成的立体的图形：(1) x 2+y 2+z 2=a 2与z =0,z =2a(a >0); (2) x +y +z =4,x =0,x =1,y =0,y =2及z =0;(3) z =4-x 2, x =0, y =0, z =0及2x +y =4; (4) z =6-(x 2+y 2),x =0, y =0, z =0及x +y =1.191解：（1）（2）（3）（4）分别如图7-18，7-19，7-20，7-21所示.图7-18 图7-19图7-20 图7-2161. 求下列曲面和直线的交点： (1) 222181369x y z ++=与342364x y z --+==-; (2) 22211694x y z +-=与2434x y z +==-. 解：（1）直线的参数方程为334624x t y t z t =+⎧⎪=-⎨⎪=-+⎩代入曲面方程解得t =0,t =1.得交点坐标为（3，4，-2），（6，-2，2）.(2) 直线的参数方程为4324x t y tz t =⎧⎪=-⎨⎪=-+⎩代入曲面方程可解得t =1,得交点坐标为（4，-3，2）.62. 设有一圆，它的中心在z 轴上，半径为3，且位于距离xOy 平面5个单位的平面上，试建立这个圆的方程.192 解：设（x ，y ，z ）为圆上任一点，依题意有2295x y z ⎧+=⎨=±⎩即为所求圆的方程.63. 试考察曲面22219254x y z -+=在下列各平面上的截痕的形状，并写出其方程.(1) 平面x =2; (2) 平面y =0;(3) 平面y =5; (4) 平面z =2.解：（1）截线方程为2212x ⎧=⎪⎪⎨⎪⎪=⎩其形状为x =2平面上的双曲线.（2）截线方程为221940x z y ⎧+=⎪⎨⎪=⎩为xOz 面上的一个椭圆.(3)截线方程为2215y ⎧==⎩为平面y =5上的一个椭圆.(4) 截线方程为2209252x y z ⎧-=⎪⎨⎪=⎩为平面z =2上的两条直线.64. 求曲线x 2+y 2+z 2=a 2, x 2+y 2=z 2在xOy 面上的投影曲线. 解：以曲线为准线，母线平行于z 轴的柱面方程为2222a x y +=故曲线在xOy 面上的投影曲线方程为22220a x y z ⎧+=⎪⎨⎪=⎩65. 建立曲线x 2+y 2=z , z =x +1在xOy 平面上的投影方程. 解：以曲线为准线，母线平行于z 轴的柱面方程为x 2+y 2=x +1即2215()24x y -+=.193故曲线在xOy 平面上的投影方程为2215()240x y z ⎧-+=⎪⎨⎪=⎩习题八1. 判断下列平面点集哪些是开集、闭集、区域、有界集、无界集？并分别指出它们的聚点集和边界： (1) {(x , y )|x ≠0};(2) {(x , y )|1≤x 2+y 2<4}; (3) {(x , y )|y <x 2};(4) {(x , y )|(x -1)2+y 2≤1}∪{(x , y )|(x +1)2+y 2≤1}.解：(1)开集、无界集，聚点集：R 2，边界：{(x , y )|x =0}. (2)既非开集又非闭集，有界集, 聚点集：{(x , y )|1≤x 2+y 2≤4}，边界：{(x , y )|x 2+y 2=1}∪{(x , y )| x 2+y 2=4}. (3)开集、区域、无界集， 聚点集：{(x , y )|y ≤x 2}， 边界：{(x , y )| y =x 2}.(4)闭集、有界集，聚点集即是其本身，边界：{(x , y )|(x -1)2+y 2=1}∪{(x , y )|(x +1)2+y 2=1}. 2. 已知f (x , y )=x 2+y 2-xy tanxy,试求(,)f tx ty . 解：222(,)()()tan(,).tx f tx ty tx ty tx ty t f x y ty=+-⋅= 3. 已知(,,)w u vf u v w u w+=+,试求(,,).f x y x y xy +-解：f ( x + y , x -y , x y ) =( x + y )xy +(x y )x +y +x -y =(x + y )xy +(x y )2x . 4. 求下列各函数的定义域：2(1)ln(21);z y x =-+(2)z =(3)z =(4)u =+(5)z =(6)ln()z y x =-+194(7)u =解：2(1){(,)|210}.D x y y x =-+>(2){(,)|0,0}.D x y x y x y =+>->22222(3){(,)|40,10,0}.D x y x y x y x y =-≥-->+≠(4){(,,)|0,0,0}.D x y z x y z =>>> 2(5){(,)|0,0,}.D x y x y x y =≥≥≥ 22(6){(,)|0,0,1}.D x y y x x x y =->≥+< 22222(7){(,,)|0,0}.D x y z x y x y z =+≠+-≥5. 求下列各极限：10y x y →→ 22001(2)lim;x y x y →→+00x y →→x y →→00sin (5)lim ;x y xy x →→2222221cos()(6)lim.()ex y x y x y x y +→→-++解：(1)原式0ln 2.=(2)原式=+∞. (3)原式=01.4x y →→=-(4)原式=002.x y →→=(5)原式=00sin lim100.x y xyy xy →→⋅=⨯=(6)原式=22222222222()00001()2lim lim 0.()e 2ex y x y x x y y x y x y x y ++→→→→++==+1956. 判断下列函数在原点O (0，0)处是否连续：33222222sin(),0,(1)0,0;x y x y z x y x y ⎧++≠⎪=+⎨⎪+=⎩33333333sin(),0,(2)0,0;x y x y z x y x y ⎧++≠⎪=+⎨⎪+=⎩(3) 222222222,0,(2)()0,0;x y x y z x y x y x y ⎧+≠⎪=+-⎨⎪+=⎩解：(1)由于3333333322223333sin()sin()sin()0()x y x y x y x y y x x y x y x y x y++++≤=≤+⋅++++ 又00lim()0x y y x →→+=，且3333000sin()sin lim lim 1x u y x y ux y u →→→+==+, 故0lim 0(0,0)x y z z →→==.故函数在O (0,0)处连续. (2)000sin lim lim1(0,0)0x u y uz z u→→→==≠=故O (0,0)是z 的间断点.(3)若P (x ,y ) 沿直线y =x 趋于(0，0)点，则2222000lim lim 10x x y x x x z x x →→=→⋅==⋅+, 若点P (x ,y ) 沿直线y =-x 趋于(0，0)点，则22222220000()lim lim lim 0()44x x x y x x x x z x x x x →→→=-→-===⋅-++ 故00lim x y z →→不存在.故函数z 在O (0，0)处不连续.7. 指出下列函数在向外间断：(1) f (x ,y )=233x y x y -+;(2) f (x ,y )=2222y xy x+-;(3) f (x ,y )=ln(1－x 2－y 2);(4)f (x ,y )=222e ,0,0,0.x y x y yy -⎧⎪≠⎨⎪=⎩196解：(1)因为当y =-x 时，函数无定义，所以函数在直线y =-x 上的所有点处间断，而在其余点处均连续.(2)因为当y 2=2x 时，函数无定义，所以函数在抛物线y 2=2x 上的所有点处间断.而在其余各点处均连续.(3)因为当x 2+y 2=1时，函数无定义，所以函数在圆周x 2+y 2=1上所有点处间断.而在其余各点处均连续.(4)因为点P (x ,y )沿直线y =x 趋于O (0,0)时.1200lim (,)lime x x y x xf x y x-→→=→==∞. 故(0，0)是函数的间断点，而在其余各点处均连续. 8. 求下列函数的偏导数：(1)z = x 2y +2xy;(2)s =22u v uv+;(3)z = x; (4)z = lntan x y; (5)z = (1+xy )y ; (6)u = z xy ;(7)u = arctan(x -y )z; (8)y zu x =.解：(1)223122,.z z x xy x x y y y∂∂=+=-∂∂ (2)u v s v u =+ 2211,.s v s u u v u v v u∂∂=-=-+∂∂(3)2222212ln(),2z x x x x y x x y ∂==++∂+222.z xy x y y x y ∂==∂+ (4)21122sec csc ,tan z x x x x y y y yy∂=⋅⋅=∂222122sec ()csc .tan z x x x x x y y y y yy∂=⋅⋅-=-∂ (5)两边取对数得ln ln(1)z y xy =+故[]221(1)(1)(1).ln(1)1y yy x z y xy xy y xy y xy x xy-∂'=+⋅=+⋅=++∂+197[]ln(1)(1)(1)ln(1)1ln(1)(1).1y y y y x z xy yxy xy y xy xy y xy xy xy xy ∂⎡⎤'++=+⋅=++⎢⎥+∂⎣⎦⎡⎤++=+⎢⎥+⎣⎦(6)1ln ln xy xy xy u u uz z y z z x xy z x y z-∂∂∂=⋅⋅=⋅⋅=⋅∂∂∂ (7)11221()().1[()]1()z z z z u z x y z x y x x y x y --∂-=⋅-=∂+-+- 112222()(1)().1[()]1()()ln()()ln().1[()]1()z z z z z zz z u z x y z x y y x y x y u x y x y x y x y z x y x y --∂-⋅--==-∂+-+-∂----==∂+-+-(8)1.yzu y x x z-∂=∂ 2211ln ln .ln ln .yyzz yy z zu x x x x y z zu y y x x x x z z z ∂=⋅=∂∂⎛⎫=⋅=-- ⎪∂⎝⎭9.已知22x y u x y =+，求证：3u uxy u x y∂∂+=∂∂. 证明： 222223222()2()()u xy x y x y x y xy x x y x y ∂+-+==∂++. 由对称性知 22322()u x y yx y x y ∂+=∂+. 于是 2223()3()u u x y x y x y u x y x y ∂∂++==∂∂+. 10.设11ex y z ⎛⎫+- ⎪⎝⎭=，求证：222z z xy z x y∂∂+=∂∂. 证明： 11112211e e x y x y z x xx ⎛⎫⎛⎫++-- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭∂⎡⎤⎛⎫=-=- ⎪⎢⎥∂⎝⎭⎣⎦, 由z 关于x ,y 的对称性得1981121ex y z y y⎛⎫+- ⎪⎝⎭∂=∂ 故 11111122222211e e 2e 2.x y x y x y z z x y x y z x y x y⎛⎫⎛⎫⎛⎫+++--- ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭∂∂+⋅=⋅+⋅==∂∂11.设f (x ,y ) = x +(y，求f x (x ,1) .解：1(,)1(x f x y y y =+- 则(,1)101x f x =+=.12.求曲线2244x y z y ⎧+=⎪⎨⎪=⎩在点（2，4，5）处的切线与正向x 轴所成的倾角.解：(2,4,5)1,1,2z z x x x ∂∂==∂∂ 设切线与正向x 轴的倾角为α, 则tan α=1. 故α=π4. 13.求下列函数的二阶偏导数： (1)z = x 4+ y 4-4x 2y 2; (2)z = arctan y x; (3)z = y x ;(4)z = 2ex y+.解：(1)2322224812816z z z x xy x y xy x x x y∂∂∂=-=-=-∂∂∂∂ ，， 由x ,y 的对称性知22222128.16.z z y x xy y y x∂∂=-=-∂∂∂ (2)222211zy y xx y x y x ∂⎛⎫=⋅=-- ⎪∂+⎝⎭⎛⎫+ ⎪⎝⎭，1992222222222222222222222222222222222222222()022,()()11,12,()()2,()()2.()()z x y y x xyx x y x y z x y x x y y x z xyy x y z x y y y y x x y x y x y z x y x x y x y x x y x y ∂+⋅-⋅=-=∂++∂=⋅=∂+⎛⎫+ ⎪⎝⎭∂=-∂+∂+-⋅-=-=∂∂++∂+-⋅-=-=∂∂++ (3)222ln ,ln ,xx z z y y y y x x∂∂==∂∂ 21222112111,(1),1ln (1ln ),ln (1ln ).x x x x x x x x z z xy x x y y y z y xy y y x y x y y zy x y y y x y y x-------∂∂==-∂∂∂=⋅+=+∂∂∂=+⋅⋅=+∂∂ (4)22e 2,e ,x y x y z zx x y++∂∂=⋅=∂∂ 222222222e 22e 22e (21),e ,2e ,2e .x y x y x y x y x y x y z x x x xz z z x x y x y y x++++++∂=⋅⋅+⋅=+∂∂∂∂===∂∂∂∂∂14.设f (x , y , z ) = xy 2+yz 2+zx 2,求(0,0,1),(0,1,0),(2,0,1).xx yz zzx f f f -解：2(,,)2x f x y z y zx =+22(,,)2,(0,0,1)2,(,,)2(,,)2,(0,1,0)0,(,,)2(,,)2(,,)0,(2,0,1)0.xx xx y yz yz z zz zzx zzx f x y z z f f x y z xy z f x y z z f f x y z yz x f x y z yf x y z f ===+=-==+===15315.设z = x ln ( x y )，求32z x y ∂∂∂及32zx y ∂∂∂.解：ln()1ln(),z yx xy xy x xy∂=⋅+=+∂ 232223221,0,11,.z y zx xy x x y z x z x y xy y x y y∂∂===∂∂∂∂∂===-∂∂∂∂16.求下列函数的全微分： (1)22ex y z +=;(2)z =;(3)zy u x =;(4)yzu x =.解：(1)∵2222e 2,e 2x y x y z z x y x y++∂∂=⋅=⋅∂∂ ∴222222d 2e d 2e d 2e (d d )xy xy xy z x x y y x x y y +++=+=+(2)∵22223/21()z xy y x y x x y ∂⎛⎫-=⋅=- ⎪+∂+⎝⎭2223/2()z x yx y ∂==∂+ ∴ 223/2d (d d ).()x z y x x y x y =--+ (3)∵11,ln z z z y y z u uy x x x zy x y--∂∂==⋅⋅∂∂ 2ln ln y z ux x y y z∂=⋅⋅⋅∂ ∴211d d ln d ln ln d .z z zy y z y z u y x x x x zy y x x y y z --=+⋅+⋅⋅⋅(4)∵1yz u y x x z-∂=∂ 1ln yz u x x y z∂=⋅⋅∂154ln yz u y x x z z 2∂⎛⎫=⋅⋅- ⎪∂⎝⎭∴121d d ln d ln d .y y yz z z y y u x x x x y x x z z z z -⎛⎫=+⋅⋅+⋅⋅- ⎪⎝⎭17. 求下列函数在给定点和自变量增量的条件下的全增量和全微分： (1)222,2,1,0.2,0.1;z x xy y x y x y =-+==-∆=∆=- (2)e ,1,1,0.15,0.1.xy z x y x y ===∆=∆=解：(1)22()()()2()9.688 1.68z x x x x y y y y z ∆=+∆-+∆+∆++∆-=-=d (2)(4) 1.6z x y x x y y =-∆+-+∆=(2)()()0.265ee e(e 1)0.30e.x x y y xy z +∆+∆∆=-=-=d e e e ()0.25e xy xy xy z y x x y y x x y =∆+∆=∆+∆=18.利用全微分代替全增量，近似计算： (1) (1.02)3·(0.97)2;(3)(1.97)1.05.解：(1)设f (x ,y )=x 3·y 2，则223(,)3,(,)2,x y f x y x y f x y x y ==故d f (x ,y )=3x 2y 2d x +2x 3y d y =xy (3xy d x +2x 2d y ) 取x =1,y =1,d x =0.02,d y =-0.03，则(1.02)3·(0.97)2=f (1.02,0.97)≈f (1,1)+d f (1,1)d 0.02d 0.03x y ==-=13×12+1×1[3×1×1×0.02+2×12×(-0.03)]=1.(2)设f (x ,y,则(,)(,)x y f x y f x y ===故d (,)d d )f x y x x y y =+取4,3,d 0.05,d 0.07x y x y ====-,则155d 0.05d 0.07(4.05,2.93)(4,3)d (4,3)0.053(0.07)]15(0.01)54.998x y f f f ==-=≈+=⨯+⨯-=+⨯-=(3)设f (x ,y )=x y ,则d f (x ,y )=yx y -1d x +x y ln x d y ， 取x =2,y =1,d x =-0.03,d y =0.05,则1.05d 0.03d 0.05(1.97)(1.97,1.05)(2,1)d (2,1)20.0393 2.0393.x y f f f =-==≈+=+=19.矩型一边长a =10cm ，另一边长b =24cm, 当a 边增加4mm ，而b 边缩小1mm 时，求对角线长的变化.解：设矩形对角线长为l ，则d d ).l l x x y y ==+当x =10,y =24,d x =0.4,d y =-0.1时，d 0.4240.1)0.062l =⨯-⨯=(cm)故矩形的对角线长约增加0.062cm. 20.解：因为圆锥体的体积为21.3V r h π=⋅ 0030,0.1,60,0.5r r h h ====- 而221.33V V V dV r h yh r r h r h ππ∂∂≈=⋅+⋅=⋅+⋅∂∂0030,0.1,60,0.5r r h h ====-时， 2213.1430600.130(0.5)33V π≈⨯⨯⨯⨯+⨯⨯- 230()cm =-21.解：设水池的长宽深分别为,,x y z 则有:V xyz =精确值为：50.242 2.850.22 3.6 2.V =⨯⨯+⨯⨯⨯+⨯⨯⨯ 313.632()m = 近似值为:156V dV zx y xy z ≈=+0.4,0.4,0.2x y z ===430.4530.454V d V ≈=⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯ 314.8()m =22. 求下列复合函数的偏导数或全导数：(1)22,cos ,sin ,z x y xy x u v y u v =-==求z u ∂∂,zv∂∂； (2)z ＝arc tanx y , x ＝u ＋v ,y ＝u －v , 求z u ∂∂,z v∂∂； (3)ln(e e )xyu =+, y ＝x 3, 求d d ux; (4) u ＝x 2＋y 2＋z 2, x ＝e cos tt , y ＝e sin tt , z ＝e t, 求d d ut. 解：（1）222(2)cos (2)sin 3sin cos (cos sin )z z x z y xy y v x xy v u x u y u u v v v v ∂∂∂∂∂=⋅+⋅=-⋅+-∂∂∂∂∂=-223333(2)sin (2)cos 2sin cos (sin cos )(sin cos ).z z x z yxy y u v x xy u v v x v y v u v v v v u v v ∂∂∂∂∂=⋅+⋅=--⋅+-⋅∂∂∂∂∂=-+++ (2)222222211111x z z x z y y x v y u x u y uyx y u v x x y y ∂∂∂∂∂--⎛⎫-=⋅+⋅=⋅+⋅== ⎪∂∂∂∂∂++⎝⎭⎛⎫⎛⎫++ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭2222222111(1)11.x z z x z y y v x v y vyx x y y y x ux y u v -∂∂∂∂∂⎛⎫=⋅+⋅=⋅+⋅⋅- ⎪∂∂∂∂∂⎝⎭⎛⎫⎛⎫++ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭+==++ (3)33222d d d 11e 3e e 3e e e 3.d d d e e e e e e e ex y xx x y x y x y x y x x u u x u y x x x x x x y x ∂∂++=⋅+⋅=⋅+⋅⋅==∂∂++++ (4)d d d d d d d d u u x u y u z t x t y t z t∂∂∂=⋅+⋅+⋅∂∂∂ 22(e cos e sin )2(e sin e cos )2e 4e t t t t t t x t t y t t z =-+++⋅=.15723. 设f 具有一阶连续偏导数，试求下列函数的一阶偏导数： (1)22(,e );xyu f x y =- (2),;x y u f y z ⎛⎫= ⎪⎝⎭(3)().,,u f x xy xyz = 解：(1)12122e 2e .xy xy uf x f y xf y f x∂''''=⋅+⋅⋅=+∂ 1212(2)e 2e .xy xy uf y f x yf x f y∂''''=⋅-+⋅⋅=-+∂ (2)1111u f f x y y∂''=⋅=∂ 121222222211..x u x f f f f y y z y z u y y f f z z z ∂⎛⎫''''-=⋅+⋅=-+ ⎪∂⎝⎭∂⎛⎫''=⋅=-- ⎪∂⎝⎭(3)1231231,uf f y f yz f yf yzf x∂''''''=⋅+⋅+⋅=++∂ 12323330,.uf f x f xz xf xzf yuf xy xyf z∂'''''=⋅+⋅+⋅=+∂∂''=⋅=∂24.设(),,()yz xy xF u u F u x=+=为可导函数，证明： .z z xy z xy x y∂∂+=+∂∂ 证明:2()()()()z y y y xF u F u F u y F u x x x ∂⎛⎫''=+⋅+=+-- ⎪∂⎝⎭1()().z x xF u x F u y x∂''=+⋅=+∂ 故[]()()()()()()().z z F u y xy x y x F u F u y x y x xF u xy yF u xy yF u xy xF u xy z xy '∂∂⎡⎤'+=+++-⎢⎥∂∂⎣⎦''=+-++=++=+15825. 设22()yz f x y =-，其中f (u )为可导函数，验证： 211z z zx x y y y∂∂+=∂∂. 证明：∵2222z yf x xyf x f f''∂⋅=-=-∂, 222(2)2z f y f y f y f y f f''∂-⋅⋅-+==∂, ∴22222112211z z yf f y f y zx x y y f yf yf f y y ''∂∂++=-+==⋅=∂∂⋅ 26. 22()z f x y =+,其中f 具有二阶导数，求22222,,.z z zx x y y∂∂∂∂∂∂∂ 解：2,2,z zxf yf x y∂∂''==∂∂ 222222224,224,zf x xf f x f xzxf y xyf x y∂''''''=+⋅=+∂∂''''=⋅=∂∂ 由对称性知，22224.z f y f y∂'''=+∂27. 设f 具有二阶偏导函数，求下列函数的二阶偏导数： (1),;x x z f y ⎛⎫= ⎪⎝⎭(2)()22;,z f xy x y =(3)().sin ,cos ,e x y z f x y += 解：(1)1212111,z f f f f x y y∂''''=⋅+⋅=+∂1592212211121112222221222122222222222222222223211121,1111,,2z f f f f f f f y x y y y yx x z x f f f f f f y y y x y y y y yx z x f f y y y z x x f f y y y ∂⎛⎫''''''''''''''+⋅=+⋅+=+⋅+ ⎪∂⎝⎭∂⎛⎫⎛⎫⎛⎫''''''''''--+=⋅-+⋅=-- ⎪ ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭⎝⎭∂⎛⎫''-==- ⎪∂⎝⎭∂''=-∂22222342.x x x f f y yy ⎛⎫''''-⋅=+ ⎪⎝⎭,(2)22121222,zf y f xy y f xyf x∂''''=⋅+⋅=+∂ ()()22222211122122432221112222222244,zy yf xy f y f xy f y f xy x yf y f xy f x y f ∂'''''''''=++⋅+⋅⋅+⋅∂'''''''=+++()()()()222212111221223322121122122212122222121112212212222222225,22,22222zyf y xf xy f xy f x f xy f x x yyf xf xy f x yf x y f zf xy f x xyf x f yzxf xy x f xy f x f xy f x yxf ∂''''''''''=+++⋅+⋅⋅+⋅∂∂''''''''=++++∂''''=⋅+⋅=+∂∂'''''''''=++⋅+⋅⋅+⋅∂'=223411122244.x y f x yf x f ''''''+++(3)1313cos e cos e ,x y x y zf x f xf f x++∂''''=⋅+⋅=+∂ ()()1321113313322()311113332312133233sin cos e e cos e cos e e sin cos 2e cos e ,cos e e (sin )e (sin )x y x y x y x y x y x y x y x y x y x y zxf x f f x f f x f xf xf xf xf f z x f f y f f y f x y++++++++++∂''''''''''=-+++⋅+⋅+⋅∂''''''''=-+++∂'⎡⎤''''''=++⋅⋅-+⋅⋅-+⎣⎦∂∂2()3121332332323223222233233e e cos sin e cos e sin e ,(sin )e sin e ,cos sin e e (sin )e (sin )e x y x y x y x y x y x y x y x y x y x y x y f x yf xf yf f zf y f yf f yz yf y f f y f f y f y +++++++++++⎡⎤''⋅⎣⎦'''''''''=-+-+∂''''=-+=-+∂∂''⎡⎤⎡''''''''=--++-+⋅-+⋅⎣⎦∂22()32222333e cos sin 2e sin e .x y x y x y f yf yf yf f +++⎤⎣⎦''''''''=-+-+28. 试证：利用变量替换1,3x y x y ξη=-=-,可将方程。
复旦大学数学系《数学分析》(第3版)(下册)-名校考研真题-多变量微积分学【圣才出品】
由于对任意的 y∈[c，d]，有下式成立
所以有
即
．
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第 2 部分 多变量微分学
第 14 章 偏导数和全微分
解答题 1．已知
1 确定，且 h（x）具有所需的性质．求
所以对任意的 ε＞0，取 在（0，0）处连续．
，则当
时，有
，故 f（x，y）
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由于当（x，y）≠（0，0）时，
，故
4．讨论
在（0，0）点的连续性和可微性．[武汉大学研] 解：（1）连续性．可以令 x＝ζcosθ，y＝ζsinθ，因为
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故
12．
解：由
又由
得
[上海交通大学研] 得
，于是
13．设 z 由 求 [南京大学研]
解：由
得 ①式两端再对 x 求导得
定义为 x，y 的隐函数，其中 为二次连续可微，
两边对 x 求导 ①
所以 f（x，y）在（0，0）点连续． （2）可微性．由于 从而
选取特殊路径 y＝kx，有 为 1，所以 f（x，y）在（0，0）点不可微．
5． 解：由于
，求 dz．[华东师范大学研]
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，极限不
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故
．
6．函数 数．[天津大学研]
同时
，
．
5．若函数 f（x，y）在 上对 x 连续，且存在 L＞0，对任意的 x、y′有
高等数学-《高等数学》期末考试卷答案(A卷)(2012-2013下)-046
上海财经大学浙江学院《高等数学》期末考试卷答案（A 卷）(2012—2013学年第二学期)一、单项选择题（每小题3分，共30分）1—5：DACAA ； 6—10：DDBAC二、填空题（每小题2分，共10分） 11. 22x xy -12. -2 13. 110d (,)d x f x y y ⎰ 14. 3 15. 1x -三、计算题（每小题6分，共48分）16．t =，则有2x t =4221112d 2(2)d 11t t t t t ==-++⎰⎰⎰222111222d d [22ln(1)]2(1ln )13t t t t t =-=-+=++⎰⎰ 17．解：101220()d (1)x f x x x dx e dx --=-+⎰⎰⎰012021()52x x x e e -=-+=- 18. 解：sin()x y z e x y -=+sin()cos()x y x y z e x y e x y x--∂=+++∂ 2sin()cos()cos()sin()x y x y x y x y z e x y e x y e x y e x y x y----∂=-+++-+--+∂∂ 2sin()x y e x y -=-+19．解：232111(2)d d d (2)d 4(1)d 10D x y x y x x y y x x +=+=+=⎰⎰⎰⎰⎰20. 解：令cos sin x r y r θθ=⎧⎨=⎩ 则积分区域{(,)0,}22D r r a ππθθ=≤≤-≤≤ 2222202d d d d (1)2a x y r a D I ex y e r r e πππθ-----∴===-⎰⎰⎰⎰ 21. 解：令123n n n a =+，则11123n n n n n n n x a x ∞∞===+∑∑111231lim lim 233n n n n n n n na a ρ+++→∞→∞+===+，所以收敛半径13R ρ== 当3x =-时，级数1(3)23nn n n ∞=-+∑发散， 当3x =时，级数1323nn n n ∞=+∑也发散， 所以，级数1123n n n n x ∞=+∑的收敛区域为(3,3)-. 22. 解：()d d d d ()x x x x x y e e e x c e x c e x c ----⎛⎫⎰⎰=+=+=+ ⎪⎝⎭⎰⎰23．解：方程的对应齐次方程为0y y ''-=，齐次方程的特征方程为210x -=，解得两特征根为1,21x =±其次方程通解为12x x y c e c e -=+1λ=是特征方程的单根，所以设非齐次方程的一特解为：*x y e ax =， 代入原方程，得：12a =. 所以，原方程的通解为：1212x x x y c e c e xe -=++ 四、应用题（每题7分，共7分）解:设产出为414380),(y x y x Q =,约束方程为x 600+000,4002000=y .构造辅助函数)000,4002000600(80),(4143-++=y x y x y x F λ, 3分解 ⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧=+=+⨯='=+⨯='--.000,4002000600,020004180,0600438043434141y x y x F y x F y x λλ 5分 得500=x ,50=y 为唯一驻点. 7分 由实际问题知必存在最大产出量,所以当投入500个劳力单位和50个资本单位时,可使产出量最大,是最佳资金投入方案.五、证明题（每题5分，共5分） 证明：(1).先证级数收敛 令1sin n a n =，则有111(1)sin (1)n n n n n a n ∞∞==-=-∑∑是一交错级数. 又因为：111sin sin 1n n a a n n +=>=+，1lim limsin 0n n n a n→∞→∞== 所以由莱布尼兹判别法，级数111(1)sin (1)n n n n n a n ∞∞==-=-∑∑收敛. (2)证明级数11|(1)sin|n n n∞=-∑发散 1111|(1)sin |sin n n n n n ∞∞==-=∑∑，又因为 1sinlim 11n n n →∞=， 11n n ∞=∑发散， 所以由比较判别法的极限形式：11sin n n ∞=∑发散。
2012-2013-2高数B2 B卷答案(经管)
（答案要注明各个要点的评分标准）一、 填空题：（每小题3分，共15分） 1. (5,1,3)-； 2.cos 1zxe+； 3. 110(,)dy f x y dx ⎰ ； 4. 2π； 5. 0二、选择题：（每小题3分，共15分） B A B A D 三、计算题（共21分）1.解：22221y z y x x x y y x -∂-==∂+⎛⎫+ ⎪⎝⎭…………………………………2分 22211z x x y x y y x ∂==∂+⎛⎫+ ⎪⎝⎭…………………………………4分 2zx y ∂=∂∂ ()()22222222222()2x y y y x x y x y -++-=++ …………………………………7分 2.解：600cos cos x Dxx dxdy dx dy x x π=⎰⎰⎰⎰ …………………………………3分6c o s xx d x xπ=⋅⎰…………………………………5分 12=…………………………………7分 3.解：补曲面1∑：0,z =(,)x y ∈222:x y R +≤D ，取下侧.则∑和1∑围成封闭空间闭区域Ω.由高斯公式得1xdydz ydzdx zdxdy ∑+∑++⎰⎰=332dv R πΩ=⎰⎰⎰ …………………………………4分10xdydz ydzdx zdxdy ∑++=⎰⎰ ………………………5分xdydz ydzdx zdxdy ∑++⎰⎰=1xdydz ydzdx zdxdy ∑+∑++⎰⎰1xdydz ydzdx zdxdy ∑-++⎰⎰32R π= …………………………………7分四、计算题（共24分）1.解：补上BA :0,y x =从2到-2。
设L 与BA 所围成的区域为 D.由格林公式，得()()2DL B Ax y d x x y d y d x d y +-++=-⎰⎰⎰ 4π=- …………………………………4分 而()()0BAx y dx x y dy -++=⎰ …………………………………6分所以()()Lx y d x x y d y-++⎰ ()()L x y dx x y dy +=-++⎰()()BAx y dx x y dy --++⎰4π=- ………8分2、解： 面积 ⎰⎰∑=dS S --------------------------------------2分曲面在xoy 面的投影域D:1)1(22≤+-y x --------------------------4分⎰⎰⎰⎰⎰⎰=++++==∑DDdxdy dxdy y x y y x x dS S 21222222 -----------7分π2= --------------------------8分3.解：222u u uu i j k y zi xyzj xy k x y z∂∂∂∇=++=++∂∂∂ 函数在点P 处的梯度为24Pu i j k ∇=-+ --------------------------4分函数在点P 处沿24P n u i j k =∇=-+处的方向导数为2421PPu ui j k n∂=∇=-+=∂ --------------------------8分五、计算题（共16分）1．解：11lim11111n n R n →∞+==++，即幂级数的收敛半径为1 ---------2分 而级数11(1)n n ∞=+∑，11(1)(1)n n n ∞=+-∑都发散，所以幂级数的收敛域为(1,1)- ---------4分设幂级数在区间(1,1)-内的和函数为()s x ，则1011110011()1()111x n n n n n n x x n n xs x x x x dxnx x x dxx dx x x x∞∞∞-===∞-==+=+-=+=+---∑∑∑⎰∑⎰⎰ ----------------6分=ln(1)1xx x--- ----------------8分 2、解：曲平面的法向量为：)1,2,1()1,,82(--=---=x y x ，--------------------------4分切平面方程为0)1()3(2)2(=-++---z y x ，整理得 052=+-+z y x ---------------------------6分 法线方程为112312-=-+=--z y x -----------------------8分 六、证明题（共9分） 1.证：（1）原级数为交错级数()21nn n u ∞=-∑，()021n u n n =>≥-，0n n lim u →∞= ………2分设 ())2f x x =≥，因()()102x f x x -+'=<≥所以()f x 在2x ≥单调递减。
复旦大学高数考试题及答案
复旦大学高数考试题及答案一、选择题（每题3分，共30分）1. 下列函数中，在x=0处不可导的是（）。
A. y = x^2B. y = |x|C. y = sin(x)D. y = e^x答案：B2. 二次方程x^2 + ax + b = 0有一个根为0，那么b的值是（）。
A. 0B. aC. -aD. 1答案：A3. 函数f(x) = 1/x在区间（-∞，0）∪（0，+∞）上是（）。
A. 单调递增B. 单调递减C. 有界D. 无界答案：D4. 定积分∫₀^(π/2) sin(x)dx的值是（）。
A. 1B. 2C. π/2D. π答案：A5. 微分方程y'' - y' - 6y = 0的特征方程是（）。
A. r^2 - r - 6 = 0B. r^2 - r - 6 = rC. r^2 - 6 = 0D. r^2 - r - 6 = r^2答案：A6. 利用洛必达法则求解极限lim (x->0) [sin(x)/x]的正确步骤是（）。
A. 直接代入x=0B. 计算分子的导数C. 计算分母的导数D. 计算分子和分母的导数答案：D7. 函数序列fn(x) = x^n在[0, 1]上一致收敛的n的取值范围是（）。
A. n > 1B. n ≥ 1C. n = 1D. n < 1答案：C8. 曲线y = x^3在点（1，1）处的切线斜率是（）。
A. 0B. 1C. 2D. 3答案：D9. 函数f(x) = ln(x)的泰勒展开式在x=1处的余项是（）。
A. R_2(x) = (x-1)^2/2B. R_3(x) = (x-1)^3/3C. R_2(x) = (x-1)^3/3D. R_3(x) = (x-1)^2/2答案：C10. 利用分部积分法计算定积分∫₀^(π/2) x sin(x)dx，得到的结果是（）。
A. π/2B. πC. 2D. 1答案：B二、填空题（每题4分，共20分）11. 若函数f(x)在点x=a处的导数为3，则lim (x->a) [f(x) -f(a)]/(x-a) = ____。
2012--2013学年高等数学下A卷
2012—2013学年第2学期《高等数学》下试卷A核分人签名_____________一、填空。
(每空3分共15分)1．微分方程x xe y ='''的通解是 2．过两点M(3，-2，1)和N （-1,0，2）的直线方程 3．交换积分次序=⎰⎰-y d y x f dx x 1010),(____________________4．设D 为圆域π≤+22y x ，则=+⎰⎰dxdy y x D)sin(225．判断级数∑∞=+11!n n n 的敛散性为 二、单项选择题(每小题3分共15分)1．二重极限22)0,0(),(lim y x xyy x +→值为 （ ） A ．0 B ．21C ．1D ．不存在 2. 空间曲线t x cos = t y sin = t z = 在2π=t 处的切线的方向向量是 （ ）A ．)2,1,0(π；B ．)1,0,1(-； Ｃ．)1,0,1(； Ｄ．)2,0,1(π。
3．曲线积分⎰=-lydx xdy 21（ ）其中Ｌ为沿422=+y x 顺时针方向一周A ．π2-B ．π4-C ．π4D ．0 4．已知曲面)0(1:22≥--=∑z y x z 则=++++⎰⎰∑dS yx z y x 2222441（ ）A. 2πB. πC.1D. π215．.已知22),(y x y x y x f -=-+则=∂∂+∂∂yy x f x y x f ),(),(（ ）A ．y x 22- B. y x + C. y x 22+ D. y x - 三、解答下列各题（每小题7分共35分）1. 设04222=-++z z y x ，求22xz∂∂2.设⎩⎨⎧=++=++10222z y x z y x 求dz dx dz dy3.求函数x y x y x y x f 933),(2233-++-=的极值。
4. 求旋转抛物面122-+=y x z 在点（2，1，4）处的切平面和法线方程。
2013年高考上海数学(理)试题精解精析(原卷版)
本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，共150分，考试用时120分钟。
答卷前，考生务必将自己的姓名、准考号填写在答题卡上，并在规定位置粘贴考试用条形码。
答题时，务必将答案涂写在答题卡上，答在试卷上的无效。
考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
参考公式：●如果事件A ，B 互斥，那么P （AB ）=P （A ）+P （B ）．●如果事件A ，B 相互独立，那么P （A·B ）=P （A ）P （B ）．●如果在1次试验中某事件A 发生的概率是p ，那么在n 次独立重复试验中这个事件恰好发生k 次的概率是P n （k ）=C k np k （1－P ）n －k ． ●柱体体积公式：V=sh ，其中s 表示柱体底面积，h 表示柱体的高，●锥体体积公式：V=13sh ，其中s 表示锥体底面积,h 表示锥体的高． ●球体体积公式：V=343R π，其中R 表示球体的半径．一、填空题1．计算：20lim______313n n n →∞+=+2．设m R ∈，222(1)i m m m +-+-是纯虚数，其中i 是虚数单位，则________m =3．若2211x xx y y y =--，则______x y += 4．已知△ABC 的内角A 、B 、C 所对应边分别为a 、b 、c ，若22232330a ab b c ++-=，则角C 的大小是_______________（结果用反三角函数值表示）5．设常数a R ∈，若52a x x ⎛⎫+ ⎪⎝⎭的二项展开式中7x 项的系数为10-，则______a =6．方程1313313x x-+=-的实数解为________ 7．在极坐标系中，曲线cos 1ρθ=+与cos 1ρθ=的公共点到极点的距离为__________ 8．盒子中装有编号为1，2，3，4，5，6，7，8，9的九个球，从中任意取出两个，则这两个球的编号之积为偶数的概率是___________（结果用最简分数表示）9．设AB 是椭圆Γ的长轴，点C 在Γ上，且4CBA π∠=，若AB=4，2BC =Γ的两个焦点之间的距离为________10．设非零常数d 是等差数列12319,,,,x x x x 的公差，随机变量ξ等可能地取值12319,,,,x x x x ，则方差_______D ξ=11．若12cos cos sin sin ,sin 2sin 223x y x y x y +=+=，则sin()________x y += 12．设a 为实常数，()y f x =是定义在R 上的奇函数，当0x <时，2()97a f x x x =++，若()1f x a ≥+对一切0x ≥成立，则a 的取值范围为________13．在xOy 平面上，将两个半圆弧22(1)1(1)x y x -+=≥和22(3)1(3)x y x -+=≥、两条直线1y =和1y =-围成的封闭图形记为D ，如图中阴影部分．记D 绕y 轴旋转一周而成的几何体为Ω，过(0,)(||1)y y ≤作Ω的水平截面，所得截面面积为2418y π-，试利用祖暅原理、一个平放的圆柱和一个长方体，得出Ω的体积值为__________14．对区间I 上有定义的函数()g x ，记(){|(),}g I y y g x x I ==∈，已知定义域为[0,3]的函数()y f x =有反函数1()y f x -=，且11([0,1))[1,2),((2,4])[0,1)f f --==，若方程()0f x x -=有解0x ，则0_____x =二、选择题15．设常数a R ∈，集合{|(1)()0},{|1}A x x x a B x x a =--≥=≥-，若A B R ⋃=，则a 的取值范围为（ ）(A) (,2)-∞(B) (,2]-∞(C) (2,)+∞(D) [2,)+∞16．钱大姐常说“便宜没好货”，她这句话的意思是：“不便宜”是“好货”的（） (A)充分条件 (B)必要条件 (C)充分必要条件 (D)既非充分也非必要条件17．在数列{}n a 中，21nn a =-，若一个7行12列的矩阵的第i 行第j 列的元素,i j i j i j a a a a a =⋅++，（1,2,,7;1,2,,12i j ==）则该矩阵元素能取到的不同数值的个数为（ ） (A)18(B)28(C)48(D)6318．在边长为1的正六边形ABCDEF 中，记以A 为起点，其余顶点为终点的向量分别为12345,,,,a a a a a ；以D 为起点，其余顶点为终点的向量分别为12345,,,,d d d d d .若,m M 分别为()()i j k r s t a a a d d d ++⋅++的最小值、最大值，其中{,,}{1,2,3,4,5}i j k ⊆,{,,}{1,2,3,4,5}r s t ⊆,则,m M 满足（ ）.(A) 0,0m M =>(B) 0,0m M <>(C) 0,0m M <=(D) 0,0m M <<三、解答题19.（本题满分12分）如图，在长方体ABCD-A 1B 1C 1D 1中，AB=2,AD=1,A 1A=1，证明直线BC 1平行于平面DA 1C ，并求直线BC 1到平面D 1AC 的距离.20．（6分+8分）甲厂以x 千克/小时的速度运输生产某种产品（生产条件要求110x ≤≤），每小时可获得利润是3100(51)x x+-元.(1)要使生产该产品2小时获得的利润不低于3000元，求x 的取值范围；(2)要使生产900千克该产品获得的利润最大，问：甲厂应该选取何种生产速度？并求最大利润.21．（6分+8分）已知函数()2sin()f x x ω=，其中常数0ω>；（1）若()y f x =在2[,]43ππ-上单调递增，求ω的取值范围；（2）令2ω=，将函数()y f x =的图像向左平移6π个单位，再向上平移1个单位，得到函数()y g x =的图像，区间[,]a b （,a b R ∈且a b <）满足：()y g x =在[,]a b 上至少含有30个零点，在所有满足上述条件的[,]a b 中，求b a -的最小值．22．（3分+5分+8分）如图，已知曲线221:12x C y -=，曲线2:||||1C y x =+，P 是平面上一点，若存在过点P 的直线与12,C C 都有公共点，则称P 为“C 1—C 2型点”．(1)在正确证明1C 的左焦点是“C 1—C 2型点”时，要使用一条过该焦点的直线，试写出一条这样的直线的方程（不要求验证）；(2)设直线y kx =与2C 有公共点，求证||1k >，进而证明原点不是“C 1—C 2型点”； (3)求证：圆2212x y +=内的点都不是“C 1—C 2型点”． 23．（3 分+6分+9分）给定常数0c >，定义函数()2|4|||f x x c x c =++-+，数列123,,,a a a 满足*1(),n n a f a n N +=∈.（1）若12a c =--，求2a 及3a ；（2）求证：对任意*1,n n n N a a c +∈-≥，；（3）是否存在1a ，使得12,,,n a a a 成等差数列？若存在，求出所有这样的1a ，若不存在，说明理由.。
数学分析1期末考试试卷A卷
数学分析1 期末考试试卷（A 卷）一、填空题（本题共5个小题，每小题3分，满分15分）1、设 82lim =⎪⎭⎫⎝⎛-+∞→xx a x a x ， 则 =a 。
2、设函数)2(1)(--=x x e x f x ，则函数的第一类间断点是 ，第二类间断点是 。
3、设)1ln(2x x y ++=，则=dy 。
4、设)(x f 是连续函数，且dt t f x x f )(2)(10⎰+=，则=)(x f 。
5、xdx arctan 1⎰= 。
二、单项选择题（本题共5个小题，每小题3分，满分15分）1、设数列n x 与数列n y 满足0lim =∞→n n n y x ，则下列断言正确的是（ ）。
（A ）若n x 发散，则n y 必发散。
（B ）若n x 无界，则n y 必无界。
（C ）若n x 有界，则n y 必为无穷小。
（D ）若nx 1为无穷小，则n y 必为无穷小。
2、设函数x x x f =)(，则)0(f '为（ ）。
（A ） 1。
（B ）不存在。
（C ） 0。
（D ） -1。
3、若),()()(+∞<<-∞=-x x f x f 在)0(，-∞内0)(,0)(<''>'x f x f ，则)(x f 在),0(+∞内有（ ）。
（A ）0)(,0)(<''>'x f x f 。
（B ）0)(,0)(>''>'x f x f 。
（C ）0)(,0)(<''<'x f x f 。
（D ）0)(,0)(>''<'x f x f 。
4、设)(x f 是连续函数，且⎰-=dt t f x F x e x)()(，则)(x F '等于（ ）。
（A ）())(x f e f e x x ----。
2013年上海高考数学真题(文科)试卷(word解析版)
绝密★启用前2013年普通高等学校招生全国统一考试（上海卷）数学试卷(文史类)（满分150分，考试时间120分钟）考生注意1.本场考试时间120分钟，试卷共4页，满分150分，答题纸共2页.2.作答前，在答题纸正面填写姓名、准考证号，反面填写姓名，将核对后的条形码贴在答题纸指定位置.3.所有作答务必填涂或书写在答题纸上与试卷题号对应的区域，不得错位.在试卷上作答一律不得分.4.用2B 铅笔作答选择题目，用黑色字迹钢笔、水笔或圆珠笔作答非选择题目.一、填空题目（本大题共有14题，满分56分）考生应在答题纸相应编号的空格内直接填写结果，每个空格填对得4分，否则一律得零分．1．不等式021xx 的解为．2．在等差数列 n a 中，若123430a a a a ，则23a a．3．设m R ，2221im m m 是纯虚数，其中i 是虚数单位，则m．4．若211x ，111x y，则y =．5．已知ABC 的内角A 、B 、C 所对的边分别是a ，b ，c ．若2220a ab b c ，则角C 的大小是．6．某学校高一年级男生人数占该年级学生人数的40%．在一次考试中，男、女生平均分数分别为75、80，则这次考试该年级学生平均分数为．7．设常数a R ．若52a x x的二项展开式中7x 项的系数为-10，则a ．8．方程91331xx的实数解为．9．若1cos cos sin sin 3x y x y，则 cos 22x y ．10．已知圆柱 的母线长为l ，底面半径为r ，O 是上地面圆心，A 、B 是下底面圆心上两个不同的点，BC 是母线，如图．若直线OA 与BC 所成角的大小为π6，则1r．11．盒子中装有编号为1,2,3,4,5,6,7的七个球，从中任意取出两个，则这两个球的编号之积为偶数的概率是（结果用最简分数表示）．12．设AB 是椭圆 的长轴，点C 在 上，且π4CBA．若4AB ，2BC ，则 的两个焦点之间的距离为．13．设常数0a ，若291a x a x 对一切正实数x 成立，则a 的取值范围为．14．已知正方形ABCD 的边长为1．记以A 为起点，其余顶点为终点的向量分别为1a、2a 、3a ；以C 为起点，其余顶点为终点的向量分别为1c 、2c 、3c．若,,,1,2,3i j k l 且,i j k l，则i j k la a c c 的最小值是．二、选择题目（本大题共有4题，满分20分）每题有且只有一个正确答案，考生应在答题纸的相应编号上，将代表答案的小方格涂黑，选对得5分，否则一律得零分．15．函数211f x x x 的反函数为1f x ，则12f 的值是（）（A ）3（B ）3（C ）12（D ）1216．设常数a R ，集合|10A x x x a ，|1B x x a ．若A B R ，则a 的取值范围为（）（A ） ,2 （B ） ,2 （C ） 2, （D ）2, 17．钱大姐常说“好货不便宜”，她这句话的意思是：“好货”是“不便宜”的（）（A ）充分条件（B ）必要条件（C ）充分必要条件（D ）既非充分又非必要条件18．记椭圆221441x ny n 围成的区域（含边界）为 1,2,n n ，当点,x y 分别在12,, 上时，x y的最大值分别是12,,M M ，则lim n n M（）（A ）0（B ）14(C)2(D)22三．解答题（本大题共有5题，满分74分）解答下列各题必须在答题纸相应编号的规定区域写出必要的步骤．19．（本题满分12分）如图，正三棱锥O ABC 底面边长为2，高为1，求该三棱锥的体积及表面积．20．（本题满分14分）本题共有2个小题．第1小题满分5分，第2小题满分9分．甲厂以x千米/小时的速度匀速生产某种产品（生产条件要求110x ），每小时可获得的利润是3100(51)x x 元．第19题图OBAC（1）求证：生产a 千克该产品所获得的利润为213100(5)a x x；（2）要使生产900千克该产品获得的利润最大，问：甲厂应该如何选取何种生产速度？并求此最大利润．21．（本题满分14分）本题共有2个小题．第1小题满分6分，第2小题满分8分．已知函数()2sin()f x x ，其中常数0 ．（1）令1 ，判断函数()()()2F x f x f x的奇偶性并说明理由；（2）令2 ，将函数()y f x 的图像向左平移6个单位，再往上平移1个单位，得到函数()y g x 的图像．对任意的a R ，求()y g x 在区间[,10]a a 上零点个数的所有可能值．22．（本题满分16分）本题共有3个小题．第1小题满分3分，第2小题满分5分，第3小题满分8分．已知函数()2||f x x ．无穷数列{}n a 满足1(),*n n a f a n N ．（1）若10a ，求2a ，3a ，4a ；（2）若10a ，且1a ，2a ，3a 成等比数列，求1a 的值；（3）是否存在1a ，使得1a ，2a ，3a ，…，na …成等差数列？若存在，求出所有这样的1a ；若不存在，说明理由．23．（本题满分18分）本题共有3个小题．第1小题满分3分，第2小题满分6分，第3小题满分9分．如图，已知双曲线1C ：2212x y ，曲线2C ：||||1y x ．P 是平面内一点，若存在过点P 的直线与1C 、2C都有公共点，则称P 为“1C 2C 型点”．（1）在正确证明1C 的左焦点是“1C 2C型点”时，要使用一条过该焦点的直线，试写出一条这样的直线的方程（不要求验证）；（2）设直线y kx 与2C 有公共点，求证||1k ，进而证明原点不是“1C 2C 型点；（3）求证：圆2212x y内的点都不是“1C 2C 型点”．2013年上海高考数学试题（文科）参考答案一．填空题目1.0＜X ＜122.153.-24.15.236.787.-28.3log 49.-7910.311.5712.46313.1,514.-5二．选择题目题号15161718代号A B A D三．解答题19.解：由已知条件可知，正三棱锥O-ABC 的底面△ABC 是边长为2的正三角形。
高等数学复旦大学出版第三版下册课后答案习题全陈策提mai供huan
习题七1.在空间直角坐标系中，定出下列各点的位置：A(1,2,3);B(-2,3,4);C(2,-3,-4);D(3,4,0);E(0,4,3);F(3,0,0).解：点A在第Ⅰ卦限；点B在第Ⅱ卦限；点C在第Ⅷ卦限；点D在xOy面上；点E在yOz面上；点F在x轴上.2.xOy坐标面上的点的坐标有什么特点？yOz面上的呢？zOx面上的呢？答:在xOy面上的点，z=0;在yOz面上的点，x=0;在zOx面上的点，y=0.3.x轴上的点的坐标有什么特点？y轴上的点呢？z轴上的点呢？答：x轴上的点，y=z=0;y轴上的点，x=z=0;z轴上的点，x=y=0.4.求下列各对点之间的距离：（1）（0，0，0），（2，3，4）；（2）（0，0，0），（2，-3，-4）；（3）（-2，3，-4），（1，0，3）；（4）（4，-2，3），（-2，1，3）.解：（1）s=(2)s==(3)s==(4)s==5.求点（4，-3，5）到坐标原点和各坐标轴间的距离.解：点(4，-3，5)到x轴，y轴，z轴的垂足分别为（4，0，0），（0，-3，0），（0，0，5）.故s==5zs==.6.在z轴上，求与两点A（-4，1，7）和B（3，5，-2）等距离的点.解：设此点为M（0，0，z），则解得149 z=即所求点为M（0，0，149）.7.试证：以三点A（4，1，9），B（10，-1，6），C（2，4，3）为顶点的三角形是等腰直角三角形. 证明：因为|AB|=|AC|=7.且有|AC|2+|AB|2=49+49=98=|BC|2.故△ABC为等腰直角三角形.8.验证：()()++=++a b c a b c .证明：利用三角形法则得证.见图7-1图7-19.设2, 3.=-+=-+-u a b c v a b c 试用a ,b ,c 表示23.-u v解：10.把△ABC 的BC 边分成五等份，设分点依次为D 1，D 2，D 3，D 4，再把各分点与A 连接，试以AB =c ，BC =a 表示向量1D A ,2D A ,3D A 和4D A . 解：1115D A BA BD =-=--c a 11.设向量OM 的模是4，它与投影轴的夹角是60°，求这向量在该轴上的投影.解：设M 的投影为M '，则12.一向量的终点为点B （2，-1，7），它在三坐标轴上的投影依次是4，-4和7，求这向量的起点A 的坐标.解：设此向量的起点A 的坐标A (x ,y ,z )，则解得x =-2,y =3,z =0故A 的坐标为A (-2,3,0).13.一向量的起点是P 1（4，0，5），终点是P 2（7，1，3），试求：（1）12PP 在各坐标轴上的投影；（2）12PP 的模；（3）12PP 的方向余弦；（4）12PP 方向的单位向量.解：（1）12Pr j 3,xx a PP ==(2)12(7PP == (3)12cos 14x a PP α==12cos 14z a PP γ==(4)12012{14PP PP ===+e j . 14.三个力F 1=(1,2,3),F2=(-2,3,-4),F 3=(3,-4,5)同时作用于一点.求合力R 的大小和方向余弦.解：R =（1-2+3，2+3-4，3-4+5）=（2，1，4）15.求出向量a =i +j +k ,b =2i -3j +5k 和c =-2i -j +2k 的模，并分别用单位向量,,a b c e e e 来表达向量a ,b ,c . 解：||==a16.设m =3i +5j +8k ,n =2i -4j -7k ,p =5i +j -4k ,求向量a =4m +3n -p 在x 轴上的投影及在y 轴上的分向量. 解：a =4(3i +5j +8k )+3(2i -4j -7k )-(5i +j -4k )=13i +7j +15k在x 轴上的投影a x =13,在y 轴上分向量为7j .17.解：设{,,}x y z a a a a =则有 求得12x a =. 设a 在xoy 面上的投影向量为b 则有{,,0}x y b a a =则222cos 42a ba b π⋅=⇒=⋅则214y a =求得12y a =± 又1,a =则2221x y z a a a ++= 从而求得11{,,}222a =±或11{,,}222-± 18.已知两点M 1（2，5，-3），M 2（3，-2，5），点M 在线段M 1M 2上，且123M M MM =，求向径OM 的坐标.解：设向径OM ={x ,y ,z }因为，123M M MM =所以，11423(3)153(2) 433(5)3x x x y y y z z z ⎧=⎪-=-⎧⎪⎪⎪-=--⇒=-⎨⎨⎪⎪+=-⎩=⎪⎪⎩故OM ={111,,344-}. 19.已知点P 到点A （0，0，12）的距离是7，OP 的方向余弦是236,,777，求点P 的坐标. 解：设P 的坐标为（x ,y ,z ）,2222||(12)49PA x y z =++-= 得2229524x y z z ++=-+又122190cos 2, 749x x α==⇒==故点P 的坐标为P （2，3，6）或P （190285570,,494949）. 20.已知a ,b 的夹角2π3ϕ=，且3,4==b a ，计算： (1)a ·b ;(2)(3a -2b )·(a +2b ). 解：（1）a ·b =2π1cos ||||cos3434632ϕ⋅⋅=⨯⨯=-⨯⨯=-a b (2)(32)(2)3624-⋅+=⋅+⋅-⋅-⋅a b a b a a a b b a b b21.已知a =(4,-2,4),b =(6,-3,2),计算：（1）a ·b ;(2)(2a -3b )·(a +b )；（3）2||-a b解：（1）46(2)(3)4238⋅=⨯+-⨯-+⨯=a b(2)(23)()2233-⋅+=⋅+⋅-⋅-⋅a b a b a a a b a b b b(3)222||()()2||2||-=-⋅-=⋅-⋅+⋅=-⋅+a b a b a b a a a b b b a a b b22.已知四点A （1，-2，3），B （4，-4，-3），C （2，4，3），D （8，6，6），求向量AB 在向量CD 上的投影.解：AB ={3，-2，-6}，CD ={6，2，3}23.若向量a +3b 垂直于向量7a -5b ,向量a -4b 垂直于向量7a -2b ,求a 和b 的夹角.解:(a +3b )·(7a -5b )=227||1615||0+⋅-=a a b b ①(a -4b )·(7a -2b )=227||308||0-⋅+=a a b b ② 由①及②可得：222221()1||||2||||4⋅⋅⋅==⇒=a b a b a b a b a b 又21||02⋅=>a b b ，所以1cos ||||2θ⋅==a b a b , 故1πarccos 23θ==. 24.设a =(-2,7,6),b =(4,-3,-8),证明：以a 与b 为邻边的平行四边形的两条对角线互相垂直. 证明：以a ,b 为邻边的平行四边形的两条对角线分别为a +b ,a －b ,且a +b ={2,4,-2}a -b ={-6,10,14}又(a +b )·(a -b )=2×(-6)+4×10+(-2)×14=0故(a +b )⊥(a -b ).25.已知a =3i +2j -k ,b =i -j +2k ,求：(1)a ×b ;(2)2a ×7b ;(3)7b ×2a ;(4)a ×a .解：（1）211332375122111--⨯=++=----a b i j k i j k(2)2714()429870⨯=⨯=--a b a b i j k(3)7214()14()429870⨯=⨯=-⨯=-++b a b a a b i j k(4)0⨯=a a .26.已知向量a 和b 互相垂直，且||3, ||4==a b .计算：(1)|(a ＋b )×(a －b )|；(2)|(3a ＋b )×(a －2b )|.（1）|()()|||2()|+⨯-=⨯-⨯+⨯-⨯=-⨯a b a b a a a b b a b b a b(2)|(3)(2)||362||7()|+⨯-=⨯-⨯+⨯-⨯=⨯a b a b a a a b b a b b b a27.求垂直于向量3i -4j -k 和2i -j +k 的单位向量，并求上述两向量夹角的正弦. 解：411334555111221----⨯=++=--+--a b i j k i j k与⨯a b平行的单位向量)||⨯==--+⨯a b e i j k a b||sin ||||θ⨯===⨯a b a b . 28.一平行四边形以向量a =(2,1,－1)和b =(1,－2,1)为邻边，求其对角线夹角的正弦. 解：两对角线向量为13=+=-l a b i j ，232=-=+-l a b i j k因为12|||2610|⨯=++=l l i j k所以1212||sin 1||||θ⨯===l l l l . 即为所求对角线间夹角的正弦.29.已知三点A (2,-1,5),B (0,3,-2),C (-2,3,1)，点M ，N ，P 分别是AB ，BC ，CA 的中点，证明：1()4MN MP AC BC ⨯=⨯. 证明：中点M ，N ，P 的坐标分别为故1()4MN MP AC BC ⨯=⨯. 30.（1）解:x yz x y z i j k a b a a a b b b ⨯=则 C=-C +-+-y z z y x z x x z y x y y x y a b a b a b a b a b C a b a b C ⨯⋅（）（）（）（）若,,C a b 共面，则有 a b ⨯后与 C 是垂直的. 从而C 0a b ⨯⋅=（）反之亦成立. （2） C xy z x y z xy z a a a a b b b b C C C ⨯⋅=（） 由行列式性质可得:故 C a ?b a b bC C a ⨯⋅=⨯⋅=⨯⋅（）（）（）31.四面体的顶点在(1,1,1),(1,2,3),(1,1,2)和(3,-1,2)求四面体的表面积. 解：设四顶点依次取为A ,B ,C ,D.则由A ，B ，D 三点所确定三角形的面积为111|||542|22S AB AD =⨯=+-=i j k 同理可求其他三个三角形的面积依次为12故四面体的表面积12S =+32.解：设四面体的底为BCD ∆，从A 点到底面BCD ∆的高为h ，则13BCD V S h =⋅⋅， 而11948222BCD S BC BD i j k =⨯=--+= 又BCD ∆所在的平面方程为:48150x y z +-+=则43h == 故1942323V =⋅⋅= 33.已知三点A (2,4,1),B (3,7,5),C (4,10,9)，证：此三点共线.证明：{1,3,4}AB =,{2,6,8}AC =显然2AC AB =则22()0AB AC AB AB AB AB ⨯=⨯=⨯=故A ，B ，C 三点共线.34.一动点与M 0(1,1,1)连成的向量与向量n =(2,3,-4)垂直，求动点的轨迹方程.解：设动点为M (x ,y ,z )因0M M n ⊥,故00M M n ⋅=.即2(x -1)+3(y -1)-4(z -1)=0整理得：2x +3y -4z -1=0即为动点M 的轨迹方程.35.求通过下列两已知点的直线方程：（1）（1，-2，1），（3，1，-1）；（2）（3，-1，0），（1，0，-3）.解：（1）两点所确立的一个向量为s ={3-1，1+2，-1-1}={2，3，-2}故直线的标准方程为：121232x y z -+-==-或311232x y z --+==- （2）直线方向向量可取为s ={1-3，0+1，-3-0}={-2，1，-3}故直线的标准方程为：31213x y z -+==--或13213x y z -+==-- 36.求直线234035210x y z x y z +--=⎧⎨-++=⎩的标准式方程和参数方程.解：所给直线的方向向量为另取x 0=0代入直线一般方程可解得y 0=7,z 0=17于是直线过点（0，7，17），因此直线的标准方程为:且直线的参数方程为：37.求过点(4,1,-2)且与平面3x -2y +6z =11平行的平面方程.解：所求平面与平面3x -2y +6z =11平行故n ={3,-2,6}，又过点(4,1,-2)故所求平面方程为：3(x -4)-2(y -1)+6(z +2)=0即3x -2y +6z +2=0.38.求过点M 0(1,7,-3)，且与连接坐标原点到点M 0的线段OM 0垂直的平面方程.解：所求平面的法向量可取为0{1,7,3}OM ==-n故平面方程为：x -1+7(y -7)-3(z +3)=0即x +7y -3z -59=039.设平面过点(1,2,-1)，而在x 轴和z 轴上的截距都等于在y 轴上的截距的两倍，求此平面方程.解：设平面在y 轴上的截距为b 则平面方程可定为122x y z b b b++= 又(1,2,-1)在平面上，则有得b =2. 故所求平面方程为1424x y z ++= 40.求过(1,1,-1),(-2,-2,2)和（1，-1，2）三点的平面方程.解：由平面的三点式方程知 代入三已知点，有1112121*********x y z --+----+=---+化简得x -3y -2z =0即为所求平面方程.41.指出下列各平面的特殊位置，并画出其图形：(1)y =0;(2)3x -1=0;(3)2x -3y -6=0;(4)x –y =0;(5)2x -3y +4z =0.解：(1)y =0表示xOz 坐标面（如图7-2）(2)3x -1=0表示垂直于x 轴的平面.(如图7-3)图7-2图7-3(3)2x -3y -6=0表示平行于z 轴且在x 轴及y 轴上的截距分别为x =3和y =-2的平面.(如图7-4)(4)x –y =0表示过z 轴的平面（如图7-5）(5)2x -3y +4z =0表示过原点的平面（如图7-6）.图7-4图7-5图7-642.通过两点（1，1，1，）和（2，2，2）作垂直于平面x +y -z =0的平面.解：设平面方程为Ax +By +Cz +D =0则其法向量为n ={A ,B ,C }已知平面法向量为n 1={1,1,-1}过已知两点的向量l ={1,1,1}由题知n ·n 1=0,n ·l =0即0 0, .0A B C C A B A B C +-=⎧⇒==-⎨++=⎩所求平面方程变为Ax -Ay +D =0又点（1，1，1）在平面上，所以有D =0故平面方程为x -y =0.43.决定参数k 的值，使平面x +ky -2z =9适合下列条件：（1）经过点（5，-4，6）；（2）与平面2x -3y +z =0成π4的角. 解：（1）因平面过点（5，-4，6）故有5-4k -2×6=9得k =-4.（2）两平面的法向量分别为n1={1,k,-2}n2={2,-3,1}且1212πcos cos||||4θ⋅====n nn n解得k=±44.确定下列方程中的l和m:(1)平面2x+ly+3z-5=0和平面mx-6y-z+2=0平行;(2)平面3x-5y+lz-3=0和平面x+3y+2z+5=0垂直.解：（1）n1={2,l,3},n2={m,-6,-1}(2)n1={3,-5,l},n2={1,3,2}45.通过点（1，-1，1）作垂直于两平面x-y+z-1=0和2x+y+z+1=0的平面. 解：设所求平面方程为Ax+By+Cz+D=0其法向量n={A,B,C}n1={1,-1,1},n2={2,1,1}又（1，－1，1）在所求平面上，故A－B+C+D=0，得D=0故所求平面方程为即2x-y-3z=046.求平行于平面3x-y+7z=5,且垂直于向量i-j+2k的单位向量.解：n1={3,-1,7},n2={1,-1,2}.故1217733152122111--=⨯=++=+---n n n i j k i j k则2).n=+-e i j k47.求下列直线与平面的交点：(1)11126x y z-+==-,2x+3y+z-1=0;(2)213232x y z+--==,x+2y-2z+6=0.解：（1）直线参数方程为1126x ty tz t=+⎧⎪=--⎨⎪=⎩代入平面方程得t=1故交点为（2，-3，6）.（2）直线参数方程为221332x ty tz t=-+⎧⎪=+⎨⎪=+⎩代入平面方程解得t =0.故交点为（-2，1，3）.48.求下列直线的夹角：（1）533903210x y z x y z -+-=⎧⎨-+-=⎩和2223038180x y z x y z +-+=⎧⎨++-=⎩； （2）2314123x y z ---==-和38121y z x --⎧=⎪--⎨⎪=⎩ 解：（1）两直线的方向向量分别为：s 1={5,-3,3}×{3,-2,1}=533321ij k --={3,4,-1}s 2={2,2,-1}×{3,8,1}=221381i j k-={10,-5,10}由s 1·s 2=3×10+4×(-5)+(-1)×10=0知s 1⊥s 2 从而两直线垂直，夹角为π2. (2)直线2314123x y z ---==-的方向向量为s 1={4,-12,3},直线38121y z x --⎧=⎪--⎨⎪=⎩的方程可变为22010y z x -+=⎧⎨-=⎩,可求得其方向向量s 2={0,2,-1}×{1,0,0}={0,-1,-2},于是 49.求满足下列各组条件的直线方程：（1）经过点（2，-3，4），且与平面3x -y +2z -4=0垂直；（2）过点（0，2，4），且与两平面x +2z =1和y -3z =2平行；（3）过点（-1，2，1），且与直线31213x y z --==-平行. 解：（1）可取直线的方向向量为s ={3，-1，2}故过点（2，-3，4）的直线方程为（2）所求直线平行两已知平面，且两平面的法向量n 1与n 2不平行，故所求直线平行于两平面的交线，于是直线方向向量故过点（0，2，4）的直线方程为（3）所求直线与已知直线平行，故其方向向量可取为s ={2，-1，3}故过点（-1，2，1）的直线方程为121213x y z +--==-. 50.试定出下列各题中直线与平面间的位置关系：（1）34273x y z++==--和4x -2y -2z =3; （2）327x y z ==-和3x -2y +7z =8;（3）223314x y z -+-==-和x +y +z =3. 解：平行而不包含.因为直线的方向向量为s ={-2，-7，3} 平面的法向量n ={4，-2，-2}，所以 于是直线与平面平行.又因为直线上的点M 0（-3，-4，0）代入平面方程有4(3)2(4)2043⨯--⨯--⨯=-≠.故直线不在平面上.(2)因直线方向向量s 等于平面的法向量，故直线垂直于平面.(3)直线在平面上，因为3111(4)10⨯+⨯+-⨯=,而直线上的点（2，-2，3）在平面上. 51.求过点（1，-2，1），且垂直于直线 的平面方程.解：直线的方向向量为12123111-=++-ij ki j k , 取平面法向量为{1，2，3}，故所求平面方程为1(1)2(2)3(1)0x y z ⨯-+++-= 即x +2y +3z =0.52.求过点（1，-2，3）和两平面2x -3y +z =3,x +3y +2z +1=0的交线的平面方程. 解：设过两平面的交线的平面束方程为233(321)0x y z x y z λ-+-++++= 其中λ为待定常数，又因为所求平面过点（1，-2，3） 故213(2)33(13(2)231)0λ⨯-⨯-+-++⨯-+⨯+= 解得λ=-4. 故所求平面方程为2x +15y +7z +7=053.求点（-1，2，0）在平面x +2y -z +1=0上的投影.解：过点（-1，2，0）作垂直于已知平面的直线，则该直线的方向向量即为已知平面的法向量，即s =n ={1，2，-1}所以垂线的参数方程为122x ty t z t =-+⎧⎪=+⎨⎪=-⎩将其代入平面方程可得(-1+t )+2(2+2t )-(-t )+1=0 得23t=-于是所求点（-1，2，0）到平面的投影就是此平面与垂线的交点522(,,)333-54.求点（3，-1，2）到直线10240x y z x y z +-+=⎧⎨-+-=⎩的距离.解：过点（3，-1，2）作垂直于已知直线的平面，平面的法向量可取为直线的方向向量即11133211==-=---ij kn s j k 故过已知点的平面方程为y +z =1.联立方程组102401x y z x y z y z +-+=⎧⎪-+-=⎨⎪+=⎩解得131,,.22x y z ==-=即13(1,,)22-为平面与直线的垂足于是点到直线的距离为d ==55.求点（1，2，1）到平面x +2y +2z -10=0距离.解：过点（1，2，1）作垂直于已知平面的直线，直线的方向向量为s =n ={1，2，2}所以垂线的参数方程为12212x ty t z t =+⎧⎪=+⎨⎪=+⎩将其代入平面方程得13t=. 故垂足为485(,,)333，且与点（1，2，1）的距离为1d ==即为点到平面的距离.56.建立以点（1，3，-2）为中心，且通过坐标原点的球面方程.解：球的半径为R ==设(x ,y ,z )为球面上任一点，则(x -1)2+(y -3)2+(z +2)2=14 即x 2+y 2+z 2-2x -6y +4z =0为所求球面方程.57.一动点离点（2，0，-3）的距离与离点（4，-6，6）的距离之比为3，求此动点的轨迹方程.解：设该动点为M (x ,y ,z ) 3.=化简得：8x 2+8y 2+8z 2-68x +108y -114z +779=0 即为动点的轨迹方程.58.指出下列方程所表示的是什么曲面，并画出其图形：（1）22()()22a a x y -+=;（2）22149x y -+=; （3）22194x z +=;（4）20y z -=; （5）220x y -=;（6）220x y +=.解：（1）母线平行于z 轴的抛物柱面，如图7-7. （2）母线平行于z 轴的双曲柱面,如图7-8.图7-7图7-8（3）母线平行于y 轴的椭圆柱面，如图7-9. （4）母线平行于x 轴的抛物柱面，如图7-10.图7-9图7-10（5）母线平行于z 轴的两平面，如图7-11. （6）z 轴，如图7-12.图7-11图7-1259.指出下列方程表示怎样的曲面，并作出图形：（1）222149y z x ++=;（2）22369436x y z +-=; （3）222149y z x --=;（4）2221149y z x +-=; （5）22209z x y +-=. 解：（1）半轴分别为1，2，3的椭球面，如图7-13. (2)顶点在（0，0，-9）的椭圆抛物面，如图7-14.图7-13图7-14(3)以x 轴为中心轴的双叶双曲面，如图7-15. (4)单叶双曲面，如图7-16.图7-15图7-16(5)顶点在坐标原点的圆锥面，其中心轴是z 轴，如图7-17.图7-1760.作出下列曲面所围成的立体的图形：(1)x 2+y 2+z 2=a 2与z =0,z =2a(a >0);(2)x +y +z =4,x =0,x =1,y =0,y =2及z =0; (3)z =4-x 2,x =0,y =0,z =0及2x +y =4;(4)z =6-(x 2+y 2),x =0,y =0,z =0及x +y =1. 解：（1）（2）（3）（4）分别如图7-18，7-19，7-20，7-21所示.图7-18图7-19 图7-20图7-2161.求下列曲面和直线的交点：(1)222181369x y z ++=与342364x y z --+==-; (2)22211694x y z +-=与2434x y z +==-. 解：（1）直线的参数方程为 代入曲面方程解得t =0,t =1.得交点坐标为（3，4，-2），（6，-2，2）. (2)直线的参数方程为 代入曲面方程可解得t =1, 得交点坐标为（4，-3，2）.62.设有一圆，它的中心在z 轴上，半径为3，且位于距离xOy 平面5个单位的平面上，试建立这个圆的方程.解：设（x ，y ，z ）为圆上任一点，依题意有 即为所求圆的方程.63.试考察曲面22219254x y z -+=在下列各平面上的截痕的形状，并写出其方程. (1)平面x =2;(2)平面y =0; (3)平面y =5;(4)平面z =2.解：（1）截线方程为2212x ⎧=⎪⎪⎨⎪⎪=⎩ 其形状为x =2平面上的双曲线.（2）截线方程为221940x z y ⎧+=⎪⎨⎪=⎩为xOz 面上的一个椭圆.(3)截线方程为2215y ⎧+==⎩为平面y =5上的一个椭圆.(4)截线方程为2209252x y z ⎧-=⎪⎨⎪=⎩为平面z =2上的两条直线.64.求曲线x 2+y 2+z 2=a 2,x 2+y 2=z 2在xOy 面上的投影曲线. 解：以曲线为准线，母线平行于z 轴的柱面方程为故曲线在xOy 面上的投影曲线方程为22220a x y z ⎧+=⎪⎨⎪=⎩65.建立曲线x 2+y 2=z ,z =x +1在xOy 平面上的投影方程. 解：以曲线为准线，母线平行于z 轴的柱面方程为x 2+y 2=x +1即2215()24x y -+=. 故曲线在xOy 平面上的投影方程为2215()240x y z ⎧-+=⎪⎨⎪=⎩习题八1.判断下列平面点集哪些是开集、闭集、区域、有界集、无界集？并分别指出它们的聚点集和边界： (1){(x ,y )|x ≠0}; (2){(x ,y )|1≤x 2+y 2<4}; (3){(x ,y )|y <x 2};(4){(x ,y )|(x -1)2+y 2≤1}∪{(x ,y )|(x +1)2+y 2≤1}.解：(1)开集、无界集，聚点集：R 2，边界：{(x ,y )|x =0}. (2)既非开集又非闭集，有界集, 聚点集：{(x ,y )|1≤x 2+y 2≤4}， 边界：{(x ,y )|x 2+y 2=1}∪{(x ,y )|x 2+y 2=4}. (3)开集、区域、无界集， 聚点集：{(x ,y )|y ≤x 2}， 边界：{(x ,y )|y =x 2}.(4)闭集、有界集，聚点集即是其本身， 边界：{(x ,y )|(x -1)2+y 2=1}∪{(x ,y )|(x +1)2+y 2=1}. 2.已知f (x ,y )=x 2+y 2-xy tanxy,试求(,)f tx ty .解：222(,)()()tan(,).tx f tx ty tx ty tx ty t f x y ty=+-⋅= 3.已知(,,)w u vf u v w u w+=+,试求(,,).f x y x y xy +-解：f (x +y ,x -y ,xy )=(x +y )xy +(xy )x +y +x -y =(x +y )xy +(xy )2x . 4.求下列各函数的定义域：解：2(1){(,)|210}.D x y y x =-+> 5.求下列各极限： 解：(1)原式0ln 2.=(2)原式=+∞. (3)原式=01.4x y →→=-(4)原式=002.x y →→=(5)原式=00sin lim100.x y xyy xy →→⋅=⨯=(6)原式=22222222222()00001()2lim lim 0.()e 2ex y x y x x y y x y x y x y ++→→→→++==+6.判断下列函数在原点O (0，0)处是否连续：(3)222222222,0,(2)()0,0;x y x y z x y x y x y ⎧+≠⎪=+-⎨⎪+=⎩解：(1)由于3333333322223333sin()sin()sin()0()x y x y x y x y y x x y x y x y x y++++≤=≤+⋅++++ 又00lim()0x y y x →→+=，且3333000sin()sin lim lim 1x u y x y ux y u →→→+==+, 故0lim 0(0,0)x y zz →→==.故函数在O (0,0)处连续. (2)000sin lim lim1(0,0)0x u y uzz u→→→==≠=故O (0,0)是z 的间断点.(3)若P (x ,y )沿直线y =x 趋于(0，0)点，则2222000lim lim 10x x y x x x z x x →→=→⋅==⋅+, 若点P (x ,y )沿直线y =-x 趋于(0，0)点，则 故00lim x y z →→不存在.故函数z 在O (0，0)处不连续.7.指出下列函数在向外间断：(1)f (x ,y )=233x y x y -+;(2)f (x ,y )=2222y xy x+-;(3)f (x ,y )=ln(1－x 2－y 2);(4)f (x ,y )=222e ,0,0,0.x y x y yy -⎧⎪≠⎨⎪=⎩解：(1)因为当y =-x 时，函数无定义，所以函数在直线y =-x 上的所有点处间断，而在其余点处均连续. (2)因为当y 2=2x 时，函数无定义，所以函数在抛物线y 2=2x 上的所有点处间断.而在其余各点处均连续. (3)因为当x 2+y 2=1时，函数无定义，所以函数在圆周x 2+y 2=1上所有点处间断.而在其余各点处均连续. (4)因为点P (x ,y )沿直线y =x 趋于O (0,0)时.1200lim (,)lime x x y x xf x y x-→→=→==∞. 故(0，0)是函数的间断点，而在其余各点处均连续. 8.求下列函数的偏导数：(1)z =x 2y +2xy;(2)s =22u v uv+;(3)z =x;(4)z =lntan x y; (5)z =(1+xy )y ; (6)u =z xy ;(7)u =arctan(x -y )z; (8)y zu x =.解：(1)223122,.z z x xy x x y y y∂∂=+=-∂∂ (2)u v s v u =+2211,.s v s u u v u v v u∂∂=-=-+∂∂(3)2222212ln(),2z x x x x y x x y ∂==++∂+(4)21122sec csc ,tan z x x x x y y y yy∂=⋅⋅=∂ (5)两边取对数得ln ln(1)z y xy =+故[]221(1)(1)(1).ln(1)1y y y x z y xy xy y xy y xy x xy-∂'=+⋅=+⋅=++∂+ (6)1ln ln xy xy xy u u uz z y z z x xy z x y z-∂∂∂=⋅⋅=⋅⋅=⋅∂∂∂ (7)11221()().1[()]1()z z z z u z x y z x y x x y x y --∂-=⋅-=∂+-+- (8)1.yz u y x x z-∂=∂ 9.已知22x y u x y =+，求证：3u uxy u x y ∂∂+=∂∂. 证明：222223222()2()()u xy x y x y x y xy x x y x y ∂+-+==∂++. 由对称性知22322()u x y yx y x y ∂+=∂+. 于是2223()3()u u x y x y x y u x y x y ∂∂++==∂∂+. 10.设11ex y z ⎛⎫+- ⎪⎝⎭=，求证：222z z xy z x y∂∂+=∂∂. 证明：11112211e e x y x y z x x x ⎛⎫⎛⎫++-- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭∂⎡⎤⎛⎫=-=- ⎪⎢⎥∂⎝⎭⎣⎦, 由z 关于x ,y 的对称性得故11111122222211e e 2e 2.x y x y x y z z x y x y z x y x y⎛⎫⎛⎫⎛⎫+++--- ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭∂∂+⋅=⋅+⋅==∂∂11.设f (x ,y )=x +(yf x (x ,1).解：1(,)1(x f x y y y =+- 则(,1)101x f x =+=.12.求曲线2244x y z y ⎧+=⎪⎨⎪=⎩在点（2，4，5）处的切线与正向x 轴所成的倾角.解：(2,4,5)1,1,2z z x x x ∂∂==∂∂ 设切线与正向x 轴的倾角为α, 则tan α=1.故α=π4. 13.求下列函数的二阶偏导数： (1)z =x 4+y 4-4x 2y 2; (2)z =arctany x; (3)z =y x;(4)z =2exy+.解：(1)2322224812816z z z x xy x y xy x x x y∂∂∂=-=-=-∂∂∂∂ ，， 由x ,y 的对称性知 (2)222211z y y xx y x y x ∂⎛⎫=⋅=-- ⎪∂+⎝⎭⎛⎫+ ⎪⎝⎭， (3)222ln ,ln ,xx z z y y y y x x∂∂==∂∂ (4)22e 2,e ,x y x y z zx x y++∂∂=⋅=∂∂ 14.设f (x ,y ,z )=xy 2+yz 2+zx 2,求(0,0,1),(0,1,0),(2,0,1).xx yz zzx f f f - 解：2(,,)2x f x y z y zx=+15.设z =x ln(xy )，求32z x y ∂∂∂及32zx y ∂∂∂.解：ln()1ln(),z yx xy xy x xy∂=⋅+=+∂ 16.求下列函数的全微分： (1)22ex y z +=;(2)z =;(3)zy u x=;(4)yzu x =.解：(1)∵2222e 2,e 2x y x y z zx y x y++∂∂=⋅=⋅∂∂ ∴222222d 2e d 2e d 2e (d d )x y xy xy z x x y y x x y y +++=+=+(2)∵22223/21()z xy y x y x x y ∂⎛⎫-=⋅=- ⎪+∂+⎝⎭ ∴223/2d (d d ).()xz y x x y x y =--+ (3)∵11,ln z z z y y z u u y x x x zy x y--∂∂==⋅⋅∂∂ ∴211d d ln d ln ln d .z z zy y z y z u y x x x x zy y x x y y z --=+⋅+⋅⋅⋅(4)∵1yzu y x x z-∂=∂ ∴121d d ln d ln d .y y yz z z y y u x x x x y x x z z z z -⎛⎫=+⋅⋅+⋅⋅- ⎪⎝⎭17.求下列函数在给定点和自变量增量的条件下的全增量和全微分： (1)222,2,1,0.2,0.1;z x xy y x y x y =-+==-∆=∆=- (2)e ,1,1,0.15,0.1.xy z x y x y ===∆=∆=解：(1)22()()()2()9.688 1.68z x x x x y y y y z ∆=+∆-+∆+∆++∆-=-= (2)()()0.265ee e(e 1)0.30e.x x y y xy z +∆+∆∆=-=-=18.利用全微分代替全增量，近似计算：(1)(1.02)3·(0.97)2; (3)(1.97)1.05.解：(1)设f (x ,y )=x 3·y 2，则故d f (x ,y )=3x 2y 2d x +2x 3y d y =xy (3xy d x +2x 2d y ) 取x =1,y =1,d x =0.02,d y =-0.03，则(1.02)3·(0.97)2=f (1.02,0.97)≈f (1,1)+d f (1,1)d 0.02d 0.03x y ==-=13×12+1×1[3×1×1×0.02+2×12×(-0.03)]=1.(2)设f (x ,y 则故d (,)d d )f x y x x y y =+取4,3,d 0.05,d 0.07x y x y ====-,则 (3)设f (x ,y )=x y ,则d f (x ,y )=yx y -1d x +x y ln x d y ， 取x =2,y =1,d x =-0.03,d y =0.05,则19.矩型一边长a =10cm ，另一边长b =24cm,当a 边增加4mm ，而b 边缩小1mm 时，求对角线长的变化.解：设矩形对角线长为l ，则 当x =10,y =24,d x =0.4,d y =-0.1时，d 0.4240.1)0.062l =⨯-⨯=(cm)故矩形的对角线长约增加0.062cm. 20.解：因为圆锥体的体积为21.3V r h π=⋅ 而221.33V V V dV r h yh r r h r h ππ∂∂≈=⋅+⋅=⋅+⋅∂∂0030,0.1,60,0.5r r h h ====-时，21.解：设水池的长宽深分别为,,x y z 则有:V xyz = 精确值为： 近似值为:22.求下列复合函数的偏导数或全导数：(1)22,cos ,sin ,z x y xy x u v y u v =-==求z u ∂∂,z v∂∂； (2)z ＝arc tan xy,x ＝u ＋v ,y ＝u －v ,求z u ∂∂,z v∂∂；(3)ln(e e )x y u =+,y ＝x 3,求d d u x; (4)u ＝x 2＋y 2＋z 2,x ＝e cos t t ,y ＝e sin t t ,z ＝e t ,求d d u t. 解：（1） (2)222222211111x z z x z y y x v y u x u y uyx y u v x x y y ∂∂∂∂∂--⎛⎫-=⋅+⋅=⋅+⋅== ⎪∂∂∂∂∂++⎝⎭⎛⎫⎛⎫++ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭(3)33222d d d 11e 3e e 3e e e 3.d d d e e e e e e e exyxx x y x y x y x y x x u u x u y x x x x x x y x ∂∂++=⋅+⋅=⋅+⋅⋅==∂∂++++ (4)d d d d d d d d u u x u y u z t x t y t z t∂∂∂=⋅+⋅+⋅∂∂∂ 22(e cos e sin )2(e sin e cos )2e 4e t t t t t t x t t y t t z =-+++⋅=.23.设f 具有一阶连续偏导数，试求下列函数的一阶偏导数： (1)22(,e );xyu f x y =- (2),;x y uf y z ⎛⎫= ⎪⎝⎭(3)().,,u f x xy xyz = 解：(1)12122e 2e .xy xy uf x f y xf y f x∂''''=⋅+⋅⋅=+∂ (2)1111u f f x y y∂''=⋅=∂ (3)1231231,uf f y f yz f yf yzf x∂''''''=⋅+⋅+⋅=++∂ 24.设(),,()yz xy xF u u F u x=+=为可导函数，证明：证明:2()()()()z y y y xF u F u F u y F u x x x ∂⎛⎫''=+⋅+=+-- ⎪∂⎝⎭故 25.设22()yz f x y =-，其中f (u )为可导函数，验证：211z z zx x y y y∂∂+=∂∂. 证明：∵2222z yf x xyf x f f ''∂⋅=-=-∂,222(2)2z f y f y f y f y f f ''∂-⋅⋅-+==∂, ∴22222112211z z yf f y f y zx x y y f yf yf f y y ''∂∂++=-+==⋅=∂∂⋅ 26.22()z f x y =+,其中f 具有二阶导数，求22222,,.z z zx x y y ∂∂∂∂∂∂∂ 解：2,2,z zxf yf x y∂∂''==∂∂ 由对称性知，22224.z f y f y∂'''=+∂27.设f 具有二阶偏导函数，求下列函数的二阶偏导数： (1),;x x zf y ⎛⎫= ⎪⎝⎭(2)()22;,z f xy x y =(3)().sin ,cos ,e x y z f x y +=解：(1)1212111,z f f f f x y y∂''''=⋅+⋅=+∂ 2212211121112222221222122222222222222222223211121,1111,,2z f f f f f f f y x y y y yx x z x f f f f f f y y y x y y y y yx z x f f y y y z x x f f y y y ∂⎛⎫''''''''''''''+⋅=+⋅+=+⋅+ ⎪∂⎝⎭∂⎛⎫⎛⎫⎛⎫''''''''''--+=⋅-+⋅=-- ⎪ ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭⎝⎭∂⎛⎫''-==- ⎪∂⎝⎭∂''=-∂22222342.x x x f f y yy ⎛⎫''''-⋅=+ ⎪⎝⎭,(2)22121222,zf y f xy y f xyf x ∂''''=⋅+⋅=+∂ (3)1313cos e cos e ,x y x y zf x f xf f x++∂''''=⋅+⋅=+∂()()1321113313322()311113332312133233sin cos e e cos e cos e e sin cos 2e cos e ,cos e e (sin )e (sin )x y x y x y x y x y x y x y x y x y x y z xf x f f x f f x f x f xf xf xf f z x f f y f f y f x y++++++++++∂''''''''''=-+++⋅+⋅+⋅∂''''''''=-+++∂'⎡⎤''''''=++⋅⋅-+⋅⋅-+⎣⎦∂∂2()3121332332323223222233233e e cos sin e cos e sin e ,(sin )e sin e ,cos sin e e (sin )e (sin )e x y x y x y x y x y x y x y x y x y x y x y f x yf xf yf f zf y f yf f yz yf y f f y f f y f y+++++++++++⎡⎤''⋅⎣⎦'''''''''=-+-+∂''''=-+=-+∂∂''⎡⎤⎡''''''''=--++-+⋅-+⋅⎣⎦∂22()32222333e cos sin 2e sin e .x y x y x y f yf yf yf f +++⎤⎣⎦''''''''=-+-+28.试证：利用变量替换1,3x y x y ξη=-=-,可将方程化简为20uξη∂=∂∂. 证明：设1(,),3u f f x y x y ξη⎛⎫==-- ⎪⎝⎭2222222222222222222222221411(1)(1)3333u u u u ux x x u u u u u u u ux x x x x u u u uuu u x y ξηξηξηξηξηξξηηξηξξηηξξηηξηξξη∂∂∂∂∂∂∂=⋅+⋅=+∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂=⋅+⋅+⋅+⋅=++∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂⎛⎫⎛⎫=+⋅-+⋅+⋅-=----- ⎪ ⎪∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂⎝⎭⎝⎭22u η∂∂222222222222222222222222211(1)33111211(1)(1)33933343142433u u u u u y u u u uuu u u y u u u x x y yu u u u ξηξηξξηηξηξξηηξξηηξ∂∂∂∂∂⎛⎫=⋅+⋅-=--- ⎪∂∂∂∂∂⎝⎭∂∂∂∂∂∂∂∂⎛⎫⎛⎫=-⋅-⋅--⋅-⋅-=++-- ⎪ ⎪∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂⎝⎭⎝⎭∂∂∂++∂∂∂∂∂∂∂∂∂=+++--∂∂∂∂∂2222222221239340.3u u u u u u ξηηξξηηξη⎛⎫⎛⎫∂∂∂∂+-++ ⎪ ⎪∂∂∂∂∂∂∂⎝⎭⎝⎭∂=-=∂∂故20.uξη∂=∂∂29.求下列隐函数的导数或偏导数：(1)2sin e 0xy xy +-=，求d d y x ;(2)ln arctan y x =，求d d y x；(3)20x y z ++-=，求,z zx y∂∂∂∂; (4)333z xyz a -=，求22,z z x y∂∂∂∂. 解：(1)[解法1]用隐函数求导公式，设F (x ,y )=sin y +e x -xy 2, 则2e ,cos 2,x xy F y F y xy =-=-故22d e e d cos 2cos 2x xx y F y y y x F y xy y xy--=-=-=--. [解法2]方程两边对x 求导，得故2e .cos 2xy y y xy-'=- (2)设()221(,)arctanln arctan ,2y y F x y x y x x==-+ ∵222222121,21xxx y y F x y x y x y x +⎛⎫=-⋅=- ⎪++⎝⎭⎛⎫+ ⎪⎝⎭∴d .d x y F y x y x F x y+=-=- (3)方程两边求全微分，得则d ,zx y =+故z z x y ∂∂==∂∂ (4)设33(,,)3F x y z z xyz a =--,则223,33x z F z yz yz x F z xy z xy∂-=-=-=∂-- 30.设F (x ,y ,z )=0可以确定函数x =x (y ,z ),y =y (x ,z ),z =z (x ,y ),证明：1x y zy z x∂∂∂⋅⋅=-∂∂∂.证明：∵,,,y x z x y zF F F x y zy F z F x F ∂∂∂=-=-=-∂∂∂ ∴ 1.y z x y z x F F F x y z F F F y z x ⎛⎫⎛⎫∂∂∂⎛⎫---⋅⋅=⋅⋅=- ⎪ ⎪ ⎪∂∂∂⎝⎭⎝⎭⎝⎭31.设11,0F y z x y ⎛⎫++= ⎪⎝⎭确定了函数z =z (x ,y ),其中F 可微，求,z z x y ∂∂∂∂.解：12122110x F F F F x x ⎛⎫'''=⋅+⋅=--⎪⎝⎭32.求由下列方程组所确定的函数的导数或偏导数：(1)22222,2320,z x y x y z ⎧=+⎪⎨++=⎪⎩求：d d ,;d d y z x x(2)1,0,xu yv yu xv +=⎧⎨-=⎩求：,,,;u v u v x x y y ∂∂∂∂∂∂∂∂ (3)2(,),(,),u f ux v y v g u x v y =+⎧⎨=-⎩其中f ,g 具有连续偏导数函数，求,;u vx x ∂∂∂∂ (4)e sin ,e cos ,uux u v y u v ⎧=+⎪⎨=-⎪⎩求,,,.u u v vx y x y∂∂∂∂∂∂∂∂ 解：(1)原方程组变为 方程两边对x 求导，得 当2162023y Jyz y y z-==+≠(2)设(,,,)1,(,,,),F x y u v xu yv G x y u v yu xv =+-=-故22x vx v F F u yG G v x uux yv x J J x y--∂-+=-=-=∂+ (3)设(,,,)(,),F u v x y f ux v y u =+-则121221121(1)(21),21u v uvF F xf f J xf yvg f gG G g vyg ''-''''===---''-故12121221122121(21),(1)(21)x v xvuf f F F G G g yvg uf yvg f g u xJJ xf yvg f g ''''''''-----∂=-=-=∂''''---(4)(,),(,)u u x y v v x y ==是已知函数的反函数，方程组两边对x 求导，得整理得(e sin )cos 1,(e cos )sin 0,uu u v v u v x xu v v u v x x ∂∂⎧++=⎪⎪∂∂⎨∂∂⎪-+=⎪∂∂⎩解得sin e (sin cos )1u u v x v v ∂=∂-+ 方程组两边对y 求导得整理得(e sin )cos 0(e cos )sin 1uu u v v u v y y u v v u v y y ∂∂⎧++=⎪∂∂⎪⎨∂∂⎪-+=⎪∂∂⎩解得cos sin ,.e (sin cos )[e (sin cos )1]u u u u v v v e y v v y u v v ∂-∂+==∂-∂-+ 33.设e cos ,e sin ,uux v y v z uv ===，试求,.z zx y∂∂∂∂ 解：由方程组e cos e sin uux vy v⎧=⎪⎨=⎪⎩可确定反函数(,),(,)u u x y v v x y ==，方程组两边对x 求导，得解得cos sin ,e e u u u v v v x x ∂∂==-∂∂ 所以cos sin e uz u v v v u v v u x x x ∂∂∂-=+=∂∂∂ 方程组两边对y 求导，得 解得sin cos ,e e u u u v v v x y ∂∂==∂∂ 所以sin cos eu z u v v v u v v u y y y ∂∂∂+=+=∂∂∂. *34.求函数322(,)51054f x y x x xy y x y =--+++-在(2，-1)点的泰勒公式.解：(2,1)2f -= 故*35.将函数(,)xf x y y =在(1,1)点展到泰勒公式的二次项. 解：(1,1)1,f =习题九1.求下曲线在给定点的切线和法平面方程： (1)x =a sin 2t ,y =b sin t cos t ,z =c cos 2t ,点π4t=; (2)x 2+y 2+z 2=6,x +y +z =0,点M 0(1,-2,1); (3)y 2=2mx ,z 2=m -x ,点M 0(x 0,y 0,z 0).解：2sin cos ,cos 2,2cos sin x a t t y b t z c t t '''===-曲线在点π4t=的切向量为 当π4t =时，,,222a b c x y z ===切线方程为2220a b cx y z a c---==-. 法平面方程为即22022a c ax cz --+=. （2）联立方程组它确定了函数y =y (x ),z =z (x )，方程组两边对x 求导，得 解得d d ,,d d y z x z x y x y z x y z--==-- 在点M 0（1，-2，1）处，00d d 0,1d d M M y zx x ==- 所以切向量为{1，0，-1}. 故切线方程为 法平面方程为1(x -1)+0(y +2)-1(z -1)=0即x -z =0.(3)将方程y 2=2mx ,z 2=m -x 两边分别对x 求导，得于是d d 1,d d 2y m z x y x z==- 曲线在点（x 0,y 0,z 0）处的切向量为0011,,2my z ⎧⎫-⎨⎬⎩⎭,故切线方程为 法平面方程为000001()()()02m x x y y z z y z -+---=. 2.t (0<t <2π)为何值时，曲线L ：x =t -sin t ,y =1-cos t ,z =4sin2t在相应点的切线垂直于平面0x y +=，并求相应的切线和法平面方程。