同济大学《高等数学第五版》上下册习题答案(可编辑)(共42页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上同济大学高等数学第五版上下册习题答案 习题 1?11. 设 A?, ?55, +, B?10, 3, 写出 AB, AB, AB及 AAB的表达式解 AB?, 35, +, AB?10, ?5, AB?, ?105, +, AAB?10, ?5C C C2. 设A、B是任意两个集合, 证明对偶律: AB A B证明 因为 C C C C CxAB ?x?AB? x?A或x?B? xA 或xBxA B ,C C C 所以 AB A B 3. 设映射 f : X Y, A?X, B?X证明1fABfAfB; 2fAB?fAfB 证明 因为 yfAB?xAB, 使 fxy?
2、因为 xA 或 xB yfA或 yfB? y fAfB,所以 fABfAfB 2因为yfABxAB, 使 fxy?因为 xA且 xB yfA且 yfB? y fAfB, 所以 fAB?fAfB 4. 设映射f : XY, 若存在一个映射g: YX, 使 g f I , f g I , 其中I 、I 分别是X、X YX YY上的恒等映射, 即对于每一个xX, 有I xx; 对于每一个yY, 有I yy. 证明: f是双射, 且gX Y?1是f的逆映射: gf证明 因为对于任意的yY, 有xgyX, 且fxfgyI yy, 即Y中任意元素都是X中某y元素的像, 所以f为X到Y的满射 又因为对于任意
3、的x x , 必有fx fx , 否则若fx fx ?g fx gfx x x 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 因此 f 既是单射, 又是满射, 即 f 是双射 对于映射g: YX, 因为对每个yY, 有gyxX, 且满足fxfgyI yy, 按逆映射的y定义, g是f的逆映射 5. 设映射 f : XY, A?X证明: ?1 1f fA?A; ?1 2当f是单射时, 有f fAA ?1 ?1 证明 1因为xAfxyfAf yxf fA, ?1所以 f fA?A1 2由1知f fA?A1 ?1 另一方面, 对于任意的xf fA?存在yfA, 使f yx?fxy因为yfA且f是单1 ?1
4、射, 所以xA. 这就证明了f fA?A. 因此f fAA6. 求下列函数的自然定义域: 1 y 3x+2 ; 2 2 解 由 3x+20 得 x 函数的定义域为? , + 3 31 2 y ; 21?x2 解 由 1?x 0得x1函数的定义域为?, ?1?1, 11, +12 3 y 1?x ; x2 解 由x0 且 1?x 0得函数的定义域D?1, 00, 11 4 y ; 24?x2 解 由 4?x 0 得 |x|2函数的定义域为?2, 2 5 y sin x ;解 由 x0 得函数的定义 D0, + 6 ytanx+1; xk + ?1解 由 x+1 k0, 1, 2,得函数的定义域为
5、 k0, 1, 2,2 2 7 yarcsinx?3; 解 由|x?3|1 得函数的定义域 D2, 41 8 y 3? x +arctan ;x 解 由 3?x0 且 x0 得函数的定义域 D?, 00, 3 9 ylnx+1; 解 由 x+10 得函数的定义域 D?1, +1x 10 ye解 由 x0 得函数的定义域 D?, 00, + 7. 下列各题中, 函数 fx和 gx是否相同?为什么? 2 1fxlg x , gx2lg x; 2 2 fxx, gx x ; 3 34 3 3 f x xx , gx x x?12 2 4fx1, gxsec x?tan x解 1不同因为定义域不同 2
6、不同因为对应法则不同, x0时, gx?x 3相同因为定义域、对应法则均相相同 4不同因为定义域不同|sin x| |x| 3 8. 设?x , 求? , ? , ? , ?2, 并作出函数 y?x的图形 6 4 4?0 |x|3 1 2 2 解 ? |sin | , ? |sin | , ? |sin? | , ?20 6 6 2 4 4 2 4 4 2 9. 试证下列函数在指定区间内的单调性:x 1 y , ?, 1;1? x 2yx+ln x, 0, + 证明 1对于任意的x , x ?, 1, 有 1?x 0, 1?x 0. 因为当x x 时, 1 2 1 2 1 2x x xx1 2
7、 1 2yy 0,1 21? x 1? x 1? x 1? x 1 2 1 2x所以函数 y 在区间?, 1内是单调增加的1? x 2对于任意的x , x 0, +, 当x x 时, 有 1 2 1 2x1yy x +ln x ?x +ln x xx +ln 0,1 2 1 1 2 2 1 2x2所以函数 yx+ln x 在区间0, +内是单调增加的 10. 设 fx为定义在?l, l内的奇函数, 若 fx在0, l内单调增加, 证明 fx在?l, 0内也单调增加 证明 对于?x , x ?l, 0且x x , 有?x , ?x 0, l且?x ?x 1 2 1 2 1 2 1 2 因为 fx
8、在0, l内单调增加且为奇函数, 所以 f?x f?x ,fx ?fx , fx fx ,2 1 2 1 2 1这就证明了对于?x , x ?l, 0, 有fx fx , 所以fx在?l, 0内也单调增加1 2 1 2 11. 设下面所考虑的函数都是定义在对称区间?l, l上的, 证明: 1两个偶函数的和是偶函数, 两个奇函数的和是奇函数; 2两个偶函数的乘积是偶函数, 两个奇函数的乘积是偶函数, 偶函数与奇函数的乘积是奇函数 证明 1设 Fxfx+gx. 如果 fx和 gx都是偶函数, 则 F?xf?x+g?xfx+gxFx,所以 Fx为偶函数, 即两个偶函数的和是偶函数 如果 fx和 gx
9、都是奇函数, 则 F?xf?x+g?x?fx?gx?Fx,所以 Fx为奇函数, 即两个奇函数的和是奇函数 2设 Fxfx?gx. 如果 fx和 gx都是偶函数, 则 F?xf?x?g?xfx?gxFx,所以 Fx为偶函数, 即两个偶函数的积是偶函数 如果 fx和 gx都是奇函数, 则 F?xf?x?g?x?fx?gxfx?gxFx,所以 Fx为偶函数, 即两个奇函数的积是偶函数 如果 fx是偶函数, 而 gx是奇函数, 则 F?xf?x?g?xfx?gx?fx?gx?Fx,所以 Fx为奇函数, 即偶函数与奇函数的积是奇函数 12. 下列函数中哪些是偶函数, 哪些是奇函数, 哪些既非奇函数又非偶
10、函数? 2 21yx 1?x ;2 32y3x ?x ; 21?x3 y ;21+x4yxx?1x+1; 5ysin x?cos x+1; x ?xa +a6 y 22 2 2 2 解 1因为f?x?x 1?x x 1?x fx, 所以fx是偶函数2 3 2 3 2由f?x3?x ?x 3x +x 可见fx既非奇函数又非偶函数221?x1? x 3因为 f ?x f x , 所以 fx是偶函数221+ x1+x 4因为 f?x?x?x?1?x+1?xx+1x?1?fx, 所以 fx是奇函数 5由 f?xsin?x?cos?x+1?sin x?cos x+1 可见 fx既非奇函数又非偶函数?x
11、?x ?x xa +a a +a 6因为 f ?x f x , 所以 fx是偶函数2 2 13. 下列各函数中哪些是周期函数?对于周期函数, 指出其周期: 1ycosx?2; 2ycos 4x; 3y1+sin x; 4yx cos x; 25ysin x 解 1是周期函数, 周期为 l2 2是周期函数, 周期为 l 2 3是周期函数, 周期为 l2 4不是周期函数 5是周期函数, 周期为 l 14. 求下列函数的反函数:3 1 y x+1 ;1?x 2 y ; 1+xax+b 3 y ad?bc0;cx+d 4 y2sin3x; 5 y1+lnx+2;x2 6 y x2 +13 33 3 解
12、 1由 y x+1得xy ?1, 所以 y x+1的反函数为yx ?11? y1?x 1?x 1?x 2由 y 得 x , 所以 y 的反函数为 y 1+x 1+ y 1+x 1+x?dy+bax+b ax+b ?dx+b 3由 y 得 x , 所以 y 的反函数为 y cy?acx+d cx+d cx?ay1 1 x 4由 y2sin 3x 得 x arcsin, 所以 y2sin 3x的反函数为 y arcsin 3 2 3 2y?1 x?1 5由y1+lnx+2得xe ?2, 所以y1+lnx+2的反函数为ye ?2x xy2 2 x 6由 y 得 xlog , 所以 y 的反函数为 y
13、log2 2x x2 +1 1? y 2 +1 1? x 15. 设函数 fx在数集 X 上有定义, 试证: 函数 fx在 X 上有界的充分必要条件是它在 X上既有上界又有下界 证明 先证必要性. 设函数 fx在 X 上有界, 则存在正数 M, 使|fx|M, 即?MfxM. 这这就证明了 fx在 X 上有下界?M 和上界 M 再证充分性. 设函数fx在X上有下界K 和上界K , 即K fx K取M|K |, |K |, 1 2 1 2 1 2则M K fx K M ,1 2即 |fx|M这就证明了 fx在 X 上有界 16. 在下列各题中, 求由所给函数复合而成的函数, 并求这函数分别对应于
14、给定自变量值x 和x 的函数值:1 22 1 yu , usin x, x , x ;1 26 3 2 ysin u, u2x, x , x ; 1 28, 42 3 y u, u1+x , x 1, x 2; 1 2u 2 4 ye , ux , x 0, x 1; 1 22 x 5 yu , ue , x 1, x ?11 22 1 1 3 32 2 2 2 解 1ysin x, y sin , y sin 1 26 2 4 3 2 4 2 2ysin2x, y sin2? sin , y sin2? sin 11 28 4 2 4 22 2 2 3 y, 1+ x y 1+1 2 , y
15、 1+2 5 1 22 2 2x 0 1 4 y e , y e 1 , y e e1 22x 2?1 2 2?1 ?2 5ye , y e e , y e e1 2 17. 设 fx的定义域 D0, 1, 求下列各函数的定义域:2 1 fx ; 2 fsinx; 3 fx+aa0; 4fx+a+fx?aa02 2 解 1由 0x 1 得|x|1, 所以函数fx 的定义域为?1, 1 2由 0sin x1 得 2nx2n+1 n0, 1, 2 ?, 所以函数 fsin x的定义域为 2n, 2n+1 n0, 1, 2 ?3由 0x+a1 得?ax1?a, 所以函数 fx+a的定义域为?a, 1
16、?a1 1 1 4由 0x+a1 且 0x?a1 得: 当 0a 时, ax1?a; 当 a 时, 无解. 因此当 0a 时2 2 21函数的定义域为a, 1?a, 当 a 时函数无意义21 |x|1?x18. 设 f x 0 |x|1, gxe , 求fgx和gfx, 并作出这两个函数的图形1 |x|1x1 |e |1 1 x0x解 f gx 0 |e |1 , 即 f gx 0 x0x1 |e |1 ?1 x0?1e |x| 1 e |x| 1f x 0 g f x e e |x|1, 即 g f x 1 |x|11 ?1?e |x|1 e |x|119. 已知水渠的横断面为等腰梯形, 斜
17、角?40图 1?37. 当过水断面ABCD的面积为定值S 时, 求湿周LLAC+CD+DB与水深h之间的函数关系式, 并说明定义域0图 1?37 h 解 AbDC , 又从sin401 hBC +BC +2cot40 ?hS 得02S0BC ?cot40 ?h , 所以 hS2?cos400L + h h sin 40 自变量 h 的取值范围应由不等式组 S0h0, ?cot40 ?h0 h确定, 定义域为 0h S cot40 0 20. 收敛音机每台售价为 90 元, 成本为 60 元. 厂方为鼓励销售商大量采购, 决定凡是订购量超过 100 台以上的, 每多订购 1台, 售价就降低 1
18、分, 但最低价为每台 75 元 1将每台的实际售价 p 表示为订购量 x 的函数; 2将厂方所获的利润 P表示成订购量 x 的函数; 3某一商行订购了 1000 台, 厂方可获利润多少?解 1当 0x100时, p90令 0. 01x ?10090?75, 得x 1600. 因此当x1600 时, p750 0 当 100x1600 时, p90?x?1000. 0191?0. 01x 综合上述结果得到 90 0 x100 p 91?0.01x 100 x1600?75x1600 30x 0 x1002P p?60x 31x?0.01x 100 x1600 215xx16002 3 P3110
19、00?0. 011000 21000元习题 1 ?21. 观察 一般项x 如下的数列x 的变化趋势, 写 出它们的极限:n n1 1 x ;nn21n 2 x ?1 ; nn1x 2 + 3 ; n2nn ?1 4 x ;nn +1n 5 x n ?1 n1 1x lim 0 解 1 当 n 时, 0,nn nn 2 21 1n n 2 当 n 时, x ?1 0, lim ?1 0nn n n1 1 3 当 n 时, x 2 + 2,lim2 + 2n2 2n n nn ?1 2 n ?1x 1lim 1 4 当 n 时, 0,nn n +1 n +1 n +1n 5 当n 时, x n ?
20、1 没有极限nn cos2 2. 设数 列x 的一般项 x 问 lim x ? 求出N, 使当nN 时, x 与其极限之差的n nn nn n绝对值小于正数 , 当 0.001 时, 求出数N 解 lim x 0nn n |cos |1 1 1 12 |x ?0| ? 0, 要使|x ?0| , 只要 , 也就 是 n 取 N , nnn nn 则?nN, 有|x ?0| n1N 当 0.001 时, 1000 3. 根据 数列极限的定义证明: 1 1 lim 0 ; 2n n3n +1 3lim 2 ; n 2n +1 22 2n +a 3 lim 1 n n 4 lim 0.999 9 1
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