1994年考研数学二真题及答案.doc

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1、1994考研数学二真题及答案一、填空题(本题共 5 小题,每小题 3 分,满分 15 分.把答案填在题中横线上.) sin 2x + e2ax -1(1) 若 f (x) = , x 0,xa,x = 0在(-, +) 上连续,则a = . x = t - ln(1+ t),(2) 设函数 y = y(x) 由参数方程 y = t3 + t 2(3) d cos3x f (t)dt = . d 2 y所确定,则 dx2= . dx 0(4) x3ex2 dx = . (5) 微分方程 ydx + (x2 - 4x)dy = 0 的通解为. 二、选择题(本题共 5 小题,每小题 3 分,满分 1

2、5 分.在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求,把所选项前的字母填在题后的括号内.) ln(1+ x) - (ax + bx2 )(1) 设limx0x25= 2 , 则 ( ) (A) a = 1, b = -(B) a = 0, b = -2 52(C) a = 0, b = -(D) a = 1, b = -2 2 2 x3 , x 1(2) 设 f (x) = 3, 则 f (x) 在 点 x = 1 处 的 ( ) x2 , x 1(A) 左、右导数都存在 (B) 左导数存在,但右导数不存在(C) 左导数不存在,但右导数存在 (D) 左、右导数都不存在 0(3) 设 y =

3、f (x) 是满足微分方程 y + y - esin x = 0 的解,且 f (x ) = 0 ,则 f (x) 在 ( ) (A) x0 的某个领域内单调增加 (B) x0 的某个领域内单调减少(C) x0 处 取 得 极 小 值 (D) x0 处 取 得 极 大 值 1 (4) 曲线 y = ex2 arctanx2 + x +1(x -1)(x + 2)的 渐 近 线 有 ( ) (A) 1 条 (B) 2 条 (C) 3 条 (D) 4 条 p2 p pp sin xpp(5) 设 M =2- 1+ xcos4 xdx, N =2 (sin3 x + cos4 x)dx , P =-

4、2 (x2 sin3 x - cos4 x)dx ,-222则 有 ( ) (A) N P M (B) M P N (C) N M P (D) P M 0 ,证明： D 0 时,方程kx += 1有且仅有一个解,求k 的取值范围. x2五、(本题满分 9 分) x3 + 4设 y =, x2(1) 求函数的增减区间及极值； (2) 求函数图像的凹凸区间及拐点； (3) 求其渐近线； (4) 作出其图形. 六、(本题满分 9 分) 求微分方程 y + a2 y = sin x 的通解,其中常数 a 0 . 七、(本题满分 9 分) l1设 f (x) 在0,1 上连续且递减,证明：当0 l 0

5、,因而点 x 是 f (x) 的极小值点,应选(C). 000(4) 【答案】(B) 1用换元法求极限,令t =,则当 x 时, t 0 ,且有 x2lim y = lim etarctant 2 + t +1= p , lim y = - , xt 0(1- t)(1+ 2t)4x0p所以 y 轴和 y =是曲线的两条渐近线. 4p e而 x = 1 和 x = -2 并非曲线的渐近线,因当 x = 1 和 x = -2 时, y 分别趋向于和 21p e 4.故应选(B). 2渐近线的相关知识： 水平渐近线：若有lim f (x) = a ,则 y = a 为水平渐近线； x铅直渐近线：若

6、有lim f (x) = ,则 x = a 为铅直渐近线； xaf (x)斜渐近线：若有a = lim, b = lim f (x) - ax 存在且不为 ,则 y = ax + b 为斜渐 近线. (5) 【答案】(D) xxx对于关于原点对称的区间上的积分,应该关注被积函数的奇偶性. 由对称区间上奇偶函数积分的性质,被积函数是奇函数,积分区间关于原点对称,则积分为 0,故 M = 0 ,且 a由定积分的性质,如果在区间a, b 上,被积函数 f (x) 0 ,则b f (x)dx 0 (a 0 ,0因而 P M N ,应选(D). pP = -2 2 cos4 xdx = -N 0 . 0

7、三、(本题共 5 小题,每小题 5 分,满分 25 分.) (1) 方程两边对 x 求导,得 y = f (1+ y) ,两边再求导,得 y = f (1+ y)2 + f y , 由于一阶导数不等于 1,所以1- f 0 . 以 y =f 1- f 代入并解出 y ,得 y =f . (1- f )3复合函数求导法则： 如果u = g(x) 在点 x 可导,而 y =在点 x 可导,且其导数为 f (x) 在点u = g(x) 可导,则复合函数 y =f g(x)dy =dx(2) 用换元积分法. f (u) g(x) 或 dy = dy du . dxdu dx观察被积函数的特点,可考虑引

8、入三角函数化简. 2p令 x = sin t ,则2xdx = cos tdt .当 x = 0 时, t = 0 ；当 x = 1 时, t =,故 21 p13 1 p3原式= 2 cos4 tdt = ( ) =p . 2 024 2 232定积分关于单三角函数的积分公式： pp(n -1)! p ,n为偶数nnn!2In = 2 sinxdx = 2 cos xdx = -00(n1)!,n.n!为奇数注：对于双阶乘n!的定义如下:当n 为奇数时, n! = 1 3L n ；当n 为偶数时, n! = 2 4 L n . (3) 方法 1：用三角函数公式将 tan(p + 2) 展开,

9、再化为重要极限lim(1+ 1 )x= e 的4n形式,利用等价无穷小因子替换,即 x 0 时, tan x : x ,从而求出极限. xx2 n2 np21+ tan2 tanlim tann (+) = lim n = lim 1+ n n4nn 1- tan 2 n 1- tan 2 n n 1-tan 2 4 tan 2n n 14 tan 22 2 tan 22 1-tan 2limn 12 tannnnn 22= lim 1n + n 2 1- tann lim ln f ( x)= en1-tann= e4 . 方法 2：先取自然对数,求出极限后再用恒等式 ex因为 = lim

10、f (x) . xlim ln tann (p + 2) = lim n ln1+ tan 2n =lim n ln 1+2 tan 2 n n4nn1- tan 2n 2 tan 2n1- tan 2 n tan 2= lim n n = lim4n = 4 , n 1- tan 2 n 1- tan 22n nnp2ln tann ( p + 2 )于 是 lim tann (n4+ ) = lim e nn4 n = e4 . (4) 方法 1：利用三角函数的二倍角公式sin 2a = 2 sin a cosa ,并利用换元积分,结合拆项法求积分,得 = dxdxsin 2x + 2 s

11、in x2 sin x(cos x +1) sin xdx11= 2 sin2 x(cos x +1) cos x = u - 2 (1- u)(1+ u)2 du (Q sin2 x = 1- cos2 x ) 1(1+ u) + (1- u)11121= - 4 du = -(1- u)(1+ u)28 ( - u+ 1+ u+ (1+ u)2 )du 1 2= 8 ln |1- u | - ln |1+ u | + (1+ u) + C = 1 ln (1- cos x) - ln (1+ cos x) +2 + C , 其中C 为任意常数. 8 1+ cos x 方法 2：换元cos

12、x = u 后,有 dxsin xdx1du原式= 2 sin x(cos x +1) = 2 sin2 x(cos x +1) = - 2 (1- u)(1+ u)2 . 用待定系数法将被积函数分解: 1ABD=+ (1- u)(1+ u)21- u1+ u(1+ u)2 A - B = 0( A - B)u2 + (2 A - D)u + ( A + B + D)=, (1- u)(1+ u)2 2 A - D = 0 A + B + D = 1 A = B = 1 , D = 1 . 421于是, 原式-( 1+1+2)du = 1 ln 1- u - ln 1+ u +2 + C 8

13、1- u1+ u(1+ u)28 1+ u = 1 ln (1- cos x) - ln (1+ cos x) +2 + C . 8 1+ cos x h(5) 对梯形OABC 的面积为 D ,可用梯形面积公式(a + b) ,其中 h 为梯形的高, a 、2b 分别为上底和下底长度.对于曲边梯形OABC 的面积则用积分式求解. 1 + ( 1 + a2 )D = 22a = a(1+2a ) ,22D1 = a ( 1 + x2 )dx = 1 a3 + 1 a = a(3 + 2a2 ) .0 2326由 于 1+ a2 3 + a221+ a2,所以 3+ a2 1,由此, 2a(1+

14、a2 )D =2= 3(1+ a2 ) = 3 1+ a2 3. Da(3 + 2a2 )3 + 2a22 321 + a262四、(本题满分 9 分) 方程kx + 1x2= 1的解即为j(x) = kx3 - x2 +1的零点. 1要证明方程 kx += 1有且仅有一个解,只需要证明j(x) 是单调函数,且它的函数图x2像仅穿过 x 轴一次就可以了.以下是证明过程. 对j(x) 求一阶导数,有j(x) = 3kx2 - 2x = x(3kx - 2) . 当 k 0 时, j(x) 0, lim j(x) = -, j(x) 在 x 0 有x+唯一的零点； 2224当 k 0 时, j(x

15、) 在(0,) 单调减少,在(, +) 单调增加, j() = 1-,而3k3k23k27k 2j(0) = 1 0, lim j(x) = +, 当且仅当最小值j() = 0 时, j(x) 才在 x 0 有唯一零点,2x+这时应该有k =93k3 . 2总之,当k 0 或 k =9 五、(本题满分 9 分) 3 时,原方程有唯一实根. 求函数的增减区间一般先求出函数的不连续点和驻点,根据这些点将函数的定义域分成不同区间,然后根据 y在此区间上的正负来判断该区间上函数的增减性以及极值点；根据 y 的正负判定区间的凹凸性；求渐近线时除判定是否存在水平或垂直渐近线外,还要注意有没有斜渐近线.作函

16、数图形时要能综合(1)、(2)、(3)所给出的函数属性,尤其注意渐近线、拐点、极值点和零点. y = x + 4 , y = 1-8 , y = 24 0 . x2无定义点： x = 0 ,驻点： x = 2 . x3x4 (-, 0) 0 (0, 2) 2 (2, +) y + 无定义 - 0 + y + 无定义 + + + y 上升 无定义 下降 极小 上升 函数在(-, 0) U (2, +) 单调增加,在(0, 2) 单调减少,在(-, 0) U (0, +) 凹,在 x = 2 取y= 3极小值； x=2由于 lim y = , 所以 x = 0 为垂直渐近线. x0由 于 lim

17、y= 1, lim( y - x) = lim 4y3y = xO2= 0, 所以 y = x 是斜渐近线. x x粗略草图如下： xx x2x渐近线的相关知识： 水平渐近线：若有lim f (x) = a ,则 y = a 为水平渐近线； x铅直渐近线：若有lim f (x) = ,则 x = a 为铅直渐近线； xaf (x)斜渐近线：若有a = lim, b = lim f (x) - ax 存在且不为 ,则 y = ax + b 为斜渐 近线. xxx六、(本题满分 9 分) 所给方程为常系数的二阶线性非齐次方程,对应的齐次方程的特征方程r 2 + a2 = 0有两个根为r1 , r2

18、 = ai . 当 a 1时,非齐次方程的特解应设为 Y = Asin x + B cos x . =1sin x代入方程可以确定 Aa2 -1 , B0,Ya2 -1 . 当 a = 1时,应设 Y = xAsin x + xB cos x , 代入方程可以确定 A = 0, B = - 1 ,Y = - x cos x . 22由此,所求的通解为 sin xx当 a 1时, y = c1 cos ax + c2 sin ax + a2 -1 ； 当a = 1 时, y = c1 cos x + c2 sin x - 2 cos x . 1.二阶线性非齐次方程解的结构：设 y* (x) 是二

19、阶线性非齐次方程 y + P(x) y + Q(x) y =f (x) 的一个特解. Y (x) 是与之对应的齐次方程 y + P(x) y + Q(x) y = 0 的通解,则 y = Y (x) + y* (x) 是非齐次方程的通解. 2. 二阶常系数线性齐次方程通解的求解方法：对于求解二阶常系数线性齐次方程的通解Y (x) ,可用特征方程法求解：即 y + P(x) y + Q(x) y = 0 中的 P(x) 、Q(x) 均是常数,方程1 2变为 y + py + qy = 0 .其特征方程写为r 2 + pr + q = 0 ,在复数域内解出两个特征根r , r ； 分三种情况： (

20、1) 两个不相等的实数根r , r ,则通解为 y = C erx1 + C er2 x ; 1 212(2) 两个相等的实数根r = r ,则通解为 y = (C + C x) erx1 ; 1212(3) 一对共轭复根 r1,2= a ib ,则通解为 y = ea x (C cos b x + Csin b x). 其中C1 , C212为常数. 3. 对于求解二阶线性非齐次方程 y + P(x) y + Q(x) y =f (x) 的一个特解 y* (x) ,可用待定系数法,有结论如下： 如果 f (x) = P (x)el x , 则二阶常系数线性非齐次方程具有形如 y* (x) =

21、 xk Q(x)el x mm的特解,其中Qm (x) 是与 Pm (x) 相同次数的多项式,而 k 按l 不是特征方程的根、是特征方程的单根或是特征方程的重根依次取 0、1 或 2. ln如果 f (x) = el x P (x) cosw x + P (x) sin w x,则二阶常系数非齐次线性微分方程y + p(x) y + q(x) y =f (x) 的特解可设为 mmy* = xk el x R(1) (x) cosw x + R(2) (x) sin w x , 其中 R(1) (x) 与 R(2) (x) 是m 次多项式, m = max l, n ,而k 按l + iw (或

22、l - iw )不是特征mm方程的根、或是特征方程的单根依次取为0 或1. 七、(本题满分 9 分) 方法一：用积分比较定理. l1首先需要统一积分区间：换元,令 x = lt ,则 0 f (x)dx = l 0 f (lt)dt , l由此 0f (x)dx - l 1 f (x)dx = l 1 f (l x) - f (x)dx . 00因为 f (x) 递减而l x x ,所以 f (l x) f (x) ,上式的右端大于零,问题得证. 方法二：用积分中值定理. 为分清两中值的大小,需要分别在(0, l),(l,1) 两区间内用积分中值定理： 1l1由此, 0 f (x)dx = 0

23、 f (x)dx + l f (x)dx , l1l10 f (x)dx - l 0 f (x)dx = (1- l)0 f (x)dx - l l f (x)dx = (1- l) l f (x1 ) - l (1- l) f (x2 ) = (1- l) l f (x1 ) - f (x2 ), 其中, 0 x1 l x2 1 ；又因 f (x) 递减, f (x1 ) 1方法三：作为函数不等式来证明.令 f (x2 ) .上式的右端大于零,问题得证. j(l) = l10f (x)dx - l 0 f (x)dx , l 0,1 . 则 j(l) =f (l) - 0 f (x)dx .

24、 由积分中值定理,有j(l) = f (l) - f (x ) ,其中x (0,1) 为常数. 由 f (l) 递减, l = x 为唯一驻点,且j(l) 在 l = x 由正变负, l = x 是j(l) 的极大值点也是最大值点；由此,最小点必为端点l = 0 或1.从而有 j(l) j(0) = j(1) = 0, 0 l 1. 命题得证. 积分上限的函数的求导公式： b (t ) 若 F (t) = a (t ) f (x)dx ,a (t) , b (t) 均一阶可导,则 F (t) = b (t) f b (t) - a (t) f a (t) . 八、(本题满分 9 分) 如右图所示,曲线左右对称, 与 x 轴的交点是(-2, 0),(2, 0) . 只计算右半部分即可.作垂直分割, 相应于x, x + dx的小竖条的体积微元： yy = 3 - x2 -1y = 3dV = p 32 - (3 - y)2 dx = 32 - (x2 -1)2 dx -2= p (8 + 2x2 - x4 )dx, 0 x 2 , 于是 V = 2p 2 (8 + 2x2 - x4 )dx = 448 p . Ox x + dx 2x015