一、单项选择题(每小题4分,共计32分)4. 若级数

收敛,则下列级数中收敛的是______
A.

B.

C.

D.

A B C D
A
[解析] 由级数的基本性质知,

收敛.选项B、C、D中的级数均不满足收敛的必要条件,都是发散级数.
5. 幂级数

的收敛区间为______
A.

B.(-1,1)
C.

D.

A B C D
D
[解析]

二、填空题(每小题4分,共计16分)1. 五个身高不同的人随机地站成一排,则恰好按身高顺序排列的概率为______.
[解析] 五个身高不同的人随机地站成一排所包含的基本事件的总数为

恰好按身高顺序排列的基本事件个数为2,故所求概率

2. 设随机变量X的概率密度函数是

则a=______.
[解析] 根据概率密度函数的性质可知

所以

3. 行列式

的值为______.
61
[解析]

4. 设D={(x,y)|(x-2)
2+y
2≤4},则

4π
[解析] 由二重积分的几何意义可知

其中S
D为积分区域D的面积,所以

三、计算题(每小题8分,共计64分)1. 计算

其中积分区域D:1≤x
2+y
2≤4,0≤y≤x.
解:积分区域如图所示,该积分区域在极坐标系下可表示为

则
2. 求解非齐次线性方程组

解:对方程组的增广矩阵B进行初等行变换得

因为r(A)=r(B)=2<4,故方程组有无穷多解,
同解方程组为

令x
3=k
1,x
4=k
2,因此方程组的通解为

3. 已知矩阵

且方程组Ax=0的基础解系中含有两个解向量,求Ax=0的通解.
解:因为基础解系中所含解向量的个数为4-r(A)=2,所以r(A)=2,则由矩阵秩的定义知A的一个三阶子式

则t=1.
对系数矩阵A进行初等行变换化为行最简形,有

则同解方程组为

为自由未知量.

所以方程组的通解为

4. 求微分方程

的通解.
5. 求微分方程

满足y(0)=1的特解.
解:

由一阶线性微分方程的通解公式得

将y(0)=1代入上式可得C=1,
故满足条件的特解为y=(x+1)
2(x+1)=(x+1)
3.
6. 已知

E为二阶单位矩阵,且AX+E=B,求X.
解:由题意可知

7. 计算定积分

解:由题意可知函数x
7cosx是区间[-1,1]上的奇函数,所以

则

8. 求函数z(x,y)=y
3-x
2+6x-12y+10的极值.
解:联立

解得驻点为(3,2),(3,-2).
z
xx=-2,z
xy=0,z
yy=6y,
对于驻点(3,2),因为
A=z
xx(3,2)=-2,B=z
xy(3,2)=0,C=z
yy(3,2)=12,
所以B
2-AC=24>0,则点(3,2)不是函数的极值点.
对于驻点(3,-2),
A=z
xx(3,-2)=-2,B=z
xy(3,-2)=0,C=z
yy(3,-2)=-12,
所以B
2-AC=-24<0,又A<0,则点(3,-2)是函数的极大值点.
故函数在点(3,-2)处取得极大值z(3,-2)=35.
四、证明题(本大题8分)1. 设η
1,η
2是非齐次线性方程组Ax=b的两个不同解(A是m×n阶矩阵),ξ是对应的齐次线性方程组Ax=0的非零解,证明:若r(A)=n-1,则向量组ξ,η
1,η
2线性相关.
证:由秩r(A)=n-1,知Ax=0的基础解系只含有一个解向量,
故ξ是Ax=0的一个基础解系.
由η1,η2是非齐次线性方程组Ax=b的两个不同解,可知η1-η2是Ax=0的一个非零解,
故ξ、η1-η2线性相关,即存在不全为0的数k1,k2使得k1ξ+k2(η1-η2)=0,
即k1ξ+k2η1-k2η2=0,即向量组ξ,η1,η2线性相关.