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大连市高等数学竞赛试题B答案

大连市高等数学竞赛试题B答案
大连市高等数学竞赛试题B答案

大连市高等数学竞赛试

题B答案

WTD standardization office【WTD 5AB- WTDK 08- WTD 2C】

大连市第二十三届高等数学竞赛试卷

答案(B)

一、填空题(本大题共5小题,每小题2分,计10分)

1. n ??∞→= e^2 .

2. 30tan sin lim x x x

x

→-

= 1/2 . 3. 0

lim x

x x +

→= 1 . 4. 20

cos lim x

x t dt

x

→?= 1 .

5. 若2

2

1lim 2,2

x x ax b x x →--=+-则(,)(4,5).a b =- 二、(本题10分)设?????=≠=),0(1

),0(1sin )(3

x x x x x f 求)(x f '解 当0≠x 时,x

x x f 1

sin )(3=为一初等函数,这时

;

1

cos 1sin 311cos 1sin 3)(2232x

x x x x x x x x x f -=?

?? ??-??? ??

+='(6分) 当0=x 时,由于

),0(01

sin lim )(lim 300f x

x x f x x ≠==→→(8分) 所以)(x f 在0=x 处不连续,由此可知)(x f 在0=x 处不可导。(10分)

解:0,1,1x x x ===-为间断点。(3分) 当0x =时,

由于00lim ()lim 1,1||x x x f x x x ++→→==+

而00lim ()lim 1,1||

x x x f x x x --→→==-+ 所以0x =是跳跃间断点。(5分) 当1x =时,

由于11lim ()1,x x f x →→==

所以1x =是可去间断点。(7分) 当1x =-时, 而1

lim (),x f x →-=∞

所以1x =-是无穷间断点。(8分)

考生注意: 考试时间 150 分钟 试卷总分 100 分 共 四 页 第 1页

曲线)0(3

1

6>=x x y 上哪一点处的法线在y 轴上的截距最小? 3

在),(y x 处的法线方程为 )(x X k y Y -=-,

因为52x y =',所以521x k -=,法线方程为 )(21

5x X x y Y --=-,(4分)

整理后为 645453

1

2121212x x X x x x X y Y ++-=+-=,

法线在y 轴上的截距为 643

1

21x x b +=。(6分)

求此函数的极值:令0='b ,解得1,121-==x x (舍去);(8分)

020)1(,1010

46>=''+=''b x x

b ,

故)1(b 为极小值。由于驻点唯一,知它即是最小值,因此曲线在点??

?

??31,1处的法

线在y 轴上截距最小。(10分)

6分)求x x y 44cos sin +=的n 阶导数. x x x x 22222

cos sin 2)cos (sin -+= ,4cos 41

4324cos 12112sin 212x x x +=?

?? ??--=-=(2分) )2

4cos(44)4sin (410π

+=?-='x x y (3分)

)224cos(4π

?+=''x y (4分) 所以).4cos(41)(π

?+=-n x y n n (6分)

六、(本题10分)讨论方程ax x =ln (其中0>a )有几个实根? ),0(,+∞∈-x ax x ,则a x x f -='1)(,故a

x 1

=为)(x f 的驻点(2分)。 当a x 1<时,0)(>'x f ,当a x 1>时,0)(<'x f ,所以)1

(a f 为最大值。(4分)

当0)1(>a f 时,即01ln >--a ,即e

a 1

0<<时,由于

-∞=-∞=∞

→→+)(lim ,)(lim 0

x f x f x x ,

所以当e

a 1

0<<时,此时方程有两个根。(8分)

当0)1(=a f 时,即e a 1

=时,此时方程有一个根。(9分)

当0)1(

a 1

>时,方程无根. (10分)

共四页第 2 页

七、(本大题共3小题,每小题6分,总计18分)

(1)

1

.

1tan

dx

x

+

?

?

?

?

+

-

+

+

=

+

=

+

dx

x

x

x

x

x

x

dx

x

x

x

dx

x cos

sin

sin

cos

sin

cos

2

1

cos

sin

cos

tan

1

1

(2分)

1cos sin11

1(sin cos)

2sin cos2sin cos

x x

dx x d x x

x x x x

-

????=+=++

???

++

????

??(4分)

1

(ln|cos sin|).

2

x x x C

=+++(6分)

(2)sin(ln).

x dx

?

解:?

??

?

-

=dx

x

x

x

x

x

dx

x

1

)

cos(ln

)

sin(ln

)

sin(ln(2分)

?

?

-

-

=

-

-

-

=

dx

x

x

x

x

x

dx

x

x

x

x

x

x

x

)

sin(ln

)

cos(ln

)

sin(ln

]

1

)]

sin(ln

[

)

cos(ln

[

)

sin(ln

(4分)所以.

)]

cos(ln

)

[sin(ln

)

sin(ln

2C

x

x

x

dx

x+

-

=

?(5分)

故.

)]

cos(ln

)

[sin(ln

2

)

sin(ln C

x

x

x

dx

x+

-

=

?(6分)

(3)?--+4

4

2.1sin π

πdx e x

x

解 由于??

-+=-a

a

a

dx x f x f dx x f 0

)]()([)(,(2分)

而x e e e x e x e x x f x f x x x

x x 2

222sin 111sin 1sin 1sin )()(=???

? ??+++=+++=-+-(4分) 所以 ???-==+--4040244

2

22cos 1sin 1sin π

πππdx x xdx dx e x x

.82

2sin 412140

-=??????-=ππ

x x (6分)

八、(本题10分)设)(x f '在],[b a 上连续,且0)()(==b f a f ,证明:

),()(x f a f = ),()()

(x f x f b x

-=-(3分)

两式相减,得

??

'-'=b

x

x

a

dt t f dt t f x f )()()(2,(5分)

所以 ?

?

'+

'≤

b

x

x

a

dt t f dt t f x f )()(|)(|2(7分)

???'='+'≤b

a

b

x

x a

dt t f dt t f dt t f |)(||)(||)(|(9分)

.|)(|2

1|)(|?'≤

b

a dx x f x f (10分) 共 四

页 第 3页

九、(本题8分)已知函数()f x 具有二阶导数,且0

()

lim

0x f x x

→=,(1)0f =,证明:存在点(0,1)ξ∈,使得()0f ξ''=.

证明:由1)

(lim

=∞

→x

x f x ,得0)0(=f ,0)0(='f , (2分) 函数)(x f 在[0,1]连续,(0,1)可导,0)1()0(==f f ,由罗尔定理,至少存在)1,0(0∈x 使0)(0='x f 。 (6分)

函数)(x f '在[]0,0x 连续,),0(0x 可导,0)()0(0='='x f f ,由罗尔定理,至少存在)1,0(),0(0?∈x ξ使0)(=''ξf (10分)

十、(本题10分)设)(x f 为连续函数,且满足

?--=x

x dt t f t x e x f 0

2)()()(,求)(x f .

解 将上式两边对x 求导,得?-='x

x dt t f e x f 0

2)(2)(,(2分)

再对上式求导,得)(4)(2x f e x f x -='',即x e x f x f 24)()(=+''。(4分) 由已知条件,可知2)0(,1)0(='=f f 。(6分)

因此所求函数)(x f y =满足下列初值问题

??

?='==+''==2|,1|,

400

2x x x y y e y y , 其通解为x e x C x C Y 2215

4

sin cos ++=(8分)。

根据初值条件,得52

,5121==C C 。

从而所求的函数为x e x x x f 25

4

sin 52cos 51)(++=(10分)

共四页第 4页

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