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文档简介

第九届全国大学生数学竞赛决赛试题参考答案及评分标准

(非数学类,2018年3月)

一、填空题(满分30分,每小题6分):

(anx-sm.v1

(1)极限噫而!…

(2)设一平面过原点和点(6,-3,2),且与平面4工-y+2z=8垂直,则此平面方

程为2v+2V-3z=().

(3)设函数/(工,),)具有一阶连续偏导数,满足y)=+x(l+y)eYdy,

如(0,0)=0,贝I」/(x,y)=xve'.

(4)满足包9:〃⑺+「〃⑺出及〃(0)=I的可微函数"⑺二也二5.

小J。一3T一

(5)设a,b,c,d是互不相同的正实数,x,)\z,w是实数,满足4=bed,b'=eda,

-x111

1-y11

r=dab,dw=abc,则行列式।।=0

11-z1

111-h

二、(本题满分11分)设函数/5)在区间(0,1)内连续,且存在两两互异的

点X],孙孙&e(o,i),使得

/区)-1(&)V/⑺-fg邛,

Xi-X1X3-

证明:对任意*£(a。),存在互异的点心血£。1),使得.=

【证】不妨设《<工2,“3<冗,考虑辅助函数

顼二/(。一)巧./)-八(1-)<.5).....4分

则尸⑺在闭区间[0,1]上连续,且尸(0)=a<4<6=尸(1).根据连续函数介值定理,

存在[0£(0,1),使得“仇)二儿..............3分

令内=(1-4)腐+tfyXy,%=(1-%氏+仙4,则七,用£(0,1),毛<见,且

Z=w=/M)..............4分

三、(本题满分n分)设函数八“)在区间[o,i]上连续且Jjaxkro,证明:

在区间[o,i]上存在三个不同的点;,‘I,使得

肃”)心—d/+X-,)arctan%

T\「:/Wdr+./r2)arctan”2

(1-'□

[1+上;九

【证】令如)二"3:工13'则/(0)=0.F(l)=1且函数/(")在闭

771J⑺出

区间[o,l]上可导.根据介值定理,存在点(0,1),使尸("J=;.

.............5分

再分别在区间[o,"J与1]上利用拉格朗口中值定理,存在E(0,”3),

使得尸(“3)-H0)=尸(:X”3-0),即

■■

「"二「7r)d"+;Oarctan:7.....3分

XJ,TI十JT,Jo

且存在“2£("3』),使尸⑴一网)二〃,?)。-、),即

:J}“)d“二[七""〃+-)arctan、(1一%).

.............3分

四、(本题满分12分)求极限:

【解】注意到底如钊-而中缪_学,而........3分

2

电1+1)!(皿v痴^?+)1)丁^_=(-0(〃+1尸T士宫士

利用等价无穷小替换e-1~Mx-0),得

五、(本题满分12分)设尸«,修,…,4)「6R",定义"㈤二知*,

,■•一

〃22.

(1)证明:对任一非零xwR”,H(x)>0;

(2)求〃(x)满足条件七二1的最小值.

【证】(1)二次型“㈤二次吊-£3%的矩阵为

・I皿

因为4实对称,其任意出阶顺序主子式A,>0,所以A正定,故结论成立.

3分

(2)对A作分块如下A二伶其中。二(0,…,0,-=)]匕R-,取可逆矩

,则二ao

阵P二M।p[p.如O,,其中

0I/Il-a'4;],a1。q

3

3分

记r=P(小/)T,其中再二(孙在…,x".|)T£R”T,因为

H(X)=/At=(E,l)pT(pT)-('j}|pT

Pj");|=44+a,

T

且凡一正定,所以〃(x)=乂4“_吊+a>a,当工=P(.r0J)=P(O,1)T时,H(x)=a.

因此,〃(x)满足条件=1的最小值为a.....3分

六、(本题满分12分)设函数/(x,y)在区域O={(x,y)p+/<"}上具有一

2

阶连续偏导数,且满足f^y)\w=a,

中a>0.证明:/(x,y)dxdy<、77々'.

【解】在格林公式

jP(x,M+Q(x,y)dy=4M

中,依次取P二才8),),。=0和取尸=0,Q=?(x,y),分别可得

Jb(x,y)dxdy=-,球(尤y)dx-Jjy^didv,

nc/>为

y)ctvdy=j.xf(x,y)dy-jjx

DD

两式相加,得

jjfUyXLvdy=夕-辿+xdy-j/x^-+y*))|岬=A+4

4分

24

对A再次利用格林公式,得(=三4-)也+,vdy=«jjclvcy=77a,2分

CD

时4的被枳函数利用柯西不等式,得

®导,沪”小必力副僚a

4

2

<—J|Jx1+ydxdy=-na4,4分

QD

因此,有

4

<rra4+-m/=-rrd.2分

D

ln.1

七、(本题满分12分)设0<4<1,〃=1,2….,且lim4二0(有限或+8).

L8Inn

(1)证明:当q〉1时级数£q收敛,当夕<1时级数£4发散;

(2)讨论夕二1时级数士凡的收敛性并阐述理由.

nl

证:⑴若g>1,则3/?eR,s.t.q>〃>1.根据极跟性质,Z\s.t.

In1

V〃>N,有——>p,即《<,而〃>i时SI收敛,所以E4”收敛.

Innnr

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