一、选择题下列每题给出的四个选项中,只有一个选项是符合题目要求的.1. 设函数f(x)连续,在x
0处可导,且

,f
'(x
0)>2x
0,则存在δ>0,使得______
- A.函数f(x)-x2在(x0,x0+δ)内单调增加.
- B.函数f(x)-x2在(x0-δ,x0)内单调减少.
- C.对任意的x∈(x0,x0+δ)有f(x)>x2.
- D.对任意的x∈(x0-δ,x0)有f(x)>x2.
A B C D
C
[解析] 令g(x)=f(x)-x
2,由已知得g(x
0)=0,g
'(x
0)>0,则

由极限的保号性,知存在δ>0,对

有g(x)>g(x
0),即f(x)>x
2.
题中未说明f
'(x)连续,故选项A和B错误.
2. 假设区域D由曲线y=px
3(x>0,p>0)及其过点(1,p)的切线与x轴围成,设此区域的形心为

,则

的值为______
A.

B.

C.

D.

A B C D
A
[解析] y
'|
x=1=3px
2|
x=1=3p,切线为y=p+3p(x-1).切线与x轴交点为

,切线与y轴交点为(0,-2p);
切线与曲线交点为(1,p),如下图所示,因为

由形心坐标公式得
3. 方程e
-x-x
2+2x-1=0______
- A.恰有一个根.
- B.恰有两个根.
- C.恰有三个根.
- D.多于三个根.
A B C D
C
[解析] 令y(x)=e
-x-x
2+2x-1=e
-x-(x-1)
2.
因为y
"'(x)=-e
-x≠0,因此y(x)=0最多有三个根,由于y(0)=1-1=0,所以x=0是其一个根.
由于y
'(x)=-e
-x-2x+2,y
'(0)=-1+2=1>0,且y(0)=0,根据保号性存在δ>0,使得y(-δ)<0,y(δ)>0.
又由

,所以y(x)在区间(-∞,-δ)内至少有一根.
由

,所以y(x)在区间(δ,+∞)内至少有一根.
至此,y(x)在区间(-∞,+∞)内已有三个根.而它至多有三个根,所以它恰有三个根.
4. 设f(x)定义在(-∞,+∞)上,在点x=0处连续,且满足条件f(x)=f(sinx),则f(x)在(-∞,+∞)上______
- A.不一定是连续函数.
- B.不恒为常数且连续.
- C.不恒为常数且可导.
- D.无穷阶可导.
A B C D
D
[解析] 设u
0>0,记u
1=sinu
0,u
k+1=sinu
k(k=1,2,…).
对

f(u
0)=f(sinu
0)=f(u
1)=f(sinu
1)=f(u
2)=f(sinu
2)=…=f(sinu
k)=f(u
k+1),
即对

都有f(u
0)=f(u
n),n=1,2,…,成立.
由于数列u
k(k=1,2,…)单调递减且有极限

.又f(x)在点x=0处连续,所
以对

.同理,当u
0≤0时,左式亦成立.
可见,f(x)在(-∞,+∞)内恒为常数,即f(x)≡f(0).当然是无穷阶可导.
7. 已知函数的全微分df(x,y)=(3x
2+4xy-y
2+1)dx+(2x
2-2xy+3y
2-1)dy,则f(x,y)等于______
- A.x2+2x2y-xy2+y3+x-y+C.
- B.x3-2x2y-xy2-y3+x-y+C.
- C.x3+2x2y-x2y+y3-x+y+C.
- D.x3+2xy2-xy2+y3+x-y+C.
A B C D
A
[解析] 根据全微分概念f
x(x,y)=3x
2+4xy+(1-y
2).
则f(x,y)=∫f
x(x,y)dx=x
3+2x
2y+(1-y
2)x+C(y).
又由f
y(x,y)=2x
2-2xy+3y
2-1可知

则C(y)=∫(3y
2-1)dy=y
3-y+C,
即f(x,y)=x
3+2x
2y+(1-y
2)x+y
3-y+C,故选A.
9. 设A=(α
1,α
2,α
3,α
4),其中α
i是n维列向量(i=1,2,3,4).已知齐次线性方程组Ax=0的基础解系为ξ
1=(-2,0,1,0)
T,ξ
2=(1,0,0,1)
T,则______
- A.α1,α2线性无关.
- B.α1,α3线性无关.
- C.α1,α4线性无关.
- D.α3,α4线性无关.
A B C D
A
[解析] 因为Ax=0的基础解系为ξ
1=(-2,0,1,0)
T,ξ
2=(1,0,0,1)
T,可知r(A)=2,则A有两个线性无关的列向量,将ξ
1,ξ
2代入得
-2α
1+α
3=0,α
1+α
4=0.
则

可知α
1,α
3;α
4;α
3,α
4线性相关,又r(A)=2,则α
2与α
1,α
3,α
4均线性无关.
二、填空题每小题5分,共30分.1. 已知函数y=y(x)由方程y-xe
y=1-ex确定,则

0
[解析] 将方程y-xe
y=1-ex两边对x求导,得

则

当x=0时,

2. 设z=z(x,y)由方程xf(x)+yg(z)=xy所确定,且xf
'(x)+yg
'(x)≠0,则[x-

0
[解析] 设F(x,y,z)=xf(z)+yg(z)-xy,则

3. 设区域D
t={(x,y)∈R
2|x
2+y
2≤t
2,t>0},函数f(x)在x=0的某邻域内连续且f(0)=A≠0,

,若当n→+∞,

是比

高阶的无穷小量,则参数λ的取值范围是______.
λ>1
[解析] 因为

,函数ρf(ρ
2)在0的某邻域内连续,所以根据变限定积分函数的性质,可知F(t)在t=0的某邻域内可导.

因为

,所以

由上式成立可推出λ>1.
4. 以y=e
2x(C
1cosx+C
2sinx)+5(C
1,C
2为任意常数)为通解的二阶线性常系数微分方程的形式为______.
y"-4y'+5y=25
[解析] 该方程是二阶线性常系数非齐次微分方程:y"+py'+qy=f(x).
对应齐次方程的两个特征根为2±i,所以其方程为y"-4y'+5y=0.
非齐次方程的特解为Y=5,代入方程,得非齐次项f(x)=25.
因此所求方程为y"-4y'+5y=25.
5. 定积分

6. 设

为可逆矩阵,且

,若C=

则C
-1=______.
[解析] 观察C和A的关系,C可由A的1、2行互换后,再将第3列加到第1列得到,即C=E
12AE
31(1),故C
-1=[E
12AE
31(1)]
-1=[E
31(1)]
-1A
-1(E
12)
-1,其中(E
12)
-1=E
12,[E
31(1)]
-1=E
31(-1),故

三、解答题本题共70分,解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤.1. 求极限

2. 计算二重积分

,区域D由曲线

和x轴围成.
区域D的图形如下图所示,单位圆x
2+y
2=1将区域D分成两部分,单位圆x
2+y
2=1内的部分记作D
1,单位圆外的部分记作D
2.则

其中

故
3. 设

.证明:当x∈[0,1]时,

因f(0)=f(1)=0,f(x)在[0,1]上可导,所以在[0,1]上存在最大值和最小值.又

当f
'(x)=0时,得(0,1)内唯一驻点

且当x∈(0,x
0)时,f
'(x)>0;当x∈(x
0,1)时,f
'(x)<0.所以

是极大值点,也是[0,1]上的最大值点,最大值为

综上可得,

设f(x)在[a,b]上连续,在(a,b)内二阶可导,且存在ξ∈(a,b),使得f"(ξ)>0.证明:4. 若f
'(ξ)=0,则存在x
1,x
2∈(a,b)且x
1<ξ<x
2,使得f(x
1)=f(x
2);
证:因为f"(ξ)>0,f'(ξ)=0,故ξ是f的极小值点.
f在[a,ξ]上有最大值f(t1).同样f在[ξ,b]上也存在最大值f(t2).
不妨设f(t1)≤f(t2),由连续函数的介值定理可得,存在x0∈[ξ,b],使得(x0)=f(t1).
即有x1=t1,x2=x0使得f(x1)=f(x2).
5. 若f
'(ξ)≠0,则存在η
1<ξ<η
2,其中η
1,η
2∈(a,b),使得

由f
'(ξ)≠0,令g(x)=f(x)-f
'(ξ)x,则g
'(ξ)=f
'(ξ)-f
'(ξ)=0.
于是g(x)符合(Ⅰ)的条件,即存在η
1,η
2∈(a,b)满足η
1<ξ<η
2,使得
g(η
1)=g(η
2),即

将g(x)=f(x)-f
'(ξ)x代入上式后得到

即

6. 设单增光滑曲线y=y(x)位于第一象限,当x>0时,在区间[0,x]上以y=y(x)为曲边的曲边梯形绕x轴旋转一周所得旋转体体积值曲线V(x)与该曲边梯形的面积值S(x)之比为

,且曲线y=y(x)过点(1,1),求曲线y=y(x)的方程.

,由题中条件可知

求导可得

即

求导得

,化简得(y
')
2=2yy
",
令y
'=p,则

,即

,得

即

,故

由②可知y(0)=0,代入上式知c
2=0.代入y(1)=1,则c
1=2,解得y=x
2.
已知A是2×4阶矩阵,齐次线性方程组Ax=0的基础解系是
η1=(1,3,0,2)T,η2=(1,2,-1,3)T,
又知齐次线性方程组Bx=0的基础解系是
β1=(1,1,2,1)T,β2=(0,-3,1,a)T,7. 求矩阵A.
记C=(η
1,η
2),由AC=A(η
1,η
2)=0知C
TA
T=0,那么矩阵A
T的列向量(即矩阵A的行向量)是齐次方程组C
Tx=0的解,对C
T作初等变换,有

得到C
Tx=0的基础解系为α
1=(3,-1,1,0)
T,α
2=(-5,1,0,1)
T.
所以矩阵

8. 如果齐次线性方程组Ax=0与Bx=0有非零公共解,求a的值并求公共解.
设齐次线性方程组Ax=0与Bx=0的非零公共解为γ,则γ既可由η
1,η
2线性表出,也可由β
1,β
2线性表出,故可设
γ=x
1η
1+x
2η
2=-x
3β
1-x
4β
2,
于是
x
1η
1+x
2η
2+x
3β
1+x
4β
2=0,
对(η
1,η
2,β
1,β
2)作初等行变换,有

γ≠0

x
1,x
2,x
3,x
4不全为

当a=0时,解出x
4=t,x
3=-t,x
2=-t,x
1=2t,因此Ax=0与Bx=0的公共解为
γ=x
1η
1+x
2η
2=2tη
1-tη
2=t(1,4,1,1)
T,其中t为任意常数.
γ也可由γ=-x
3β
1-x
4β
2=tβ
1-tβ
2求出.