2022年最新数学分析第四学期试题 .pdf
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1、精品文档精品文档试题(1 卷)一填空(每小题3 分,共 15 分)1 若平面曲线L由方程0),(yxF给出,且),(yxF在点),(000yxP的某邻域内满足隐函数定理的条件,则曲线L在点0P的切线方程为;2.含参量积分)()(),()(xdxcdyyxfxF的求导公式为)(xF;3.函数的表达式为)(s,0s;4.二重积分的中值定理为:若),(yxf在有界闭区域 D 上连续,则存在D),(,使Ddyxf),(;5.当0),(zyxf时,曲面积分SdSzyxf),(的物理意义是:.二.完成下列各题(每小题 5 分,共 15 分)1.设5422222zyxzyx,求yzxz,;2.设,cos,s
2、invueyvuexuu求xvxu,;3.求积分)0(ln10abdxxxxab.三.计算下列积分(每小题 10 分,共 50分)1.Lxyzds,其中L为曲线)10(21,232,23ttztytx的一段;2.Lyxxdxydy22,其中L为圆taytaxsin,cos在第一象限的部分,并取逆时针方向;3作适当变换计算Ddxdyyxyx)sin()(,其中Dyxyxyx0,0),(;4.Vyxdxdydz22,其中V是由xyzxx,0,2,1与yz围成的区域;5.dSyxS)(22,其中S为圆锥面222zyx被平面1,0 zz截取的部分.四.应 用 高 斯 公 式 计 算dxdyzdzdxy
3、dydzxS333,其 中S为 球 面2222azyx的 外 侧.(10 分)五.求全微分dzxyzdyxzydxyzx)2()2()2(222的原函数.(10 分)名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页,共 21 页 -精品文档精品文档试题(2 卷)一填空(每小题3 分,共 15 分)1若曲面 S 由方程0),(zyxF给出,且),(zyxF在点),(0000zyxP的某邻域内满足隐函数定理的条件,则曲面 S 在点0P处的切平面方程为;2.若),(yxf在),cba上,且含参量反常积分cdyyxfxI),()(在,ba上,则)(xI在,ba上连续;3.函数的表达式为),(q
4、p,0,0 qp;4.二重 积分 的中 值定理 为:若),(yxf在 有 界 闭 区 域D上 连 续,则 存在D),(,使 得Ddyxf),(;5.曲线积分LdyyxQdxyxP),(),(的物理意义是:.二.完成下列各题(每小题 5 分,共 15 分)1.设02zxyeze,求yzxz,;2.设,0,022xuvyyvux求xvxu,;3.设dyexFxxxy22)(,求)(xF.三.计算下列积分(每小题 10 分,共 50分)1.dszyxL)(222,其中L为螺旋线)0(,sin,costbtztaytax的一段;2.Ldydxya)2(,其中L为摆线)cos1(),sin(taytta
5、x从0t到2t的一段;3.作适当变换计算dxdyeDyxyx,其中D是由1,0,0yxyx所围区域;4.Vdxdydzzxy)cos(,其中V是由0,0,zyxy及2zx所围区域;5.SdSzyx)(,其中 S为上半球面0,2222zazyx.四.应用高斯公式计算dxdyzdzdxydydzxS222,其中S为立体hzyx22的边名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页,共 21 页 -精品文档精品文档界曲面的外侧.(10分)五.应用斯托克斯公式计算dzxydyzxdxyzL)()()(,其中 L 为平面)0(aazyx与三坐标面的交线,并取逆时针方向.(10 分)分析试题(三
6、)一、填空题(每题 3 分,共 30分)1已知22()xxyxF xedy,则()Fx。220lim1(1)nndxxn。3含 参 量 积 分(,)Cfx y dy在,a b上 不 一 致 收 敛 的 一 个 充 要 条 件 是。4若0,10,1D,则22max,xyDedxdy=。5若D为圆域:221xy,则221Ddxy=。6写出斯托克斯(Stokes)公式。7已知1()2,则3(,2)2B。8若L为 平 面 上 封 闭 曲 线,l为 任意 方向 向 量,n为 曲 线L的 外法 线方 向,则cos(,)Ll n ds?。9空间有界区域V可求体积的一个充要条件是。10V是椭球体2222221
7、xyzabc,则222222()Vxyzdxdydzabc。二、计算题(每题 8 分,共 40分)1.计算第一型曲线积分222()Cxyzds,其中C为螺旋线:cosxat,sinyat,zbt(02)t的一段。2.计算第二型曲线积分22LydxxdyIxy?,其中L为2221xy,方向取逆时针。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页,共 21 页 -精品文档精品文档3.计算二重积分42DxyIdxdyx,其中D为x轴,yx,1xy和3xy围成的有界闭区域。4.计算第一型曲面积分222SdSxyz,其中S=222(,)|x y zxyR,0zH。5.计算222x dydzy
8、dzdxz dxdy,其中为圆锥曲面22zxy被平面0z,2z所截部分的外侧。三、证明题(每题 10 分,共 30 分)1利用二重积分证明202xedx,并由此导出1()2。2.设函数()y具有连续导数,在围绕原点的任意分段光滑简单闭曲线L上,曲线积分24()22Ly dxxydyxy?的值恒为常数。(1)证 明:对 上 半 平 面0y内 任 意 分 段 光 滑 简 单 闭 曲 线C,有24()202Cy dxxydyxy?。(2)求()y的表达式。3.证明含参量非正常积分20 xyxedy,对任意0在,)上一致收敛,而在0,)上不是一致收敛的。试题 3 参考答案和评分标准四、填空题(每题 3
9、 分,共 30分)1253222xxxxyxxeey edy2222ln1ee300,NC,MN,0,xa b,有00(,)Mfxy dy。(注:此题解答不唯一)41e名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页,共 21 页 -精品文档精品文档526.()()()LSRQPdxQdyRdzdydzyzPRQPdzdxdxdyzxxy?741580 9V的边界V的体积为 0。(注:此题答案不唯一)1045abc五、计算题(每题 8 分,共 40分)222222222 2222220222 2220322221.()(cossin)sincos()8(2)3Cxyz dsatatb
10、tatatb dtab tab dtbaba解:(第 一个 等号 4分,后面两个等号各2 分。)2.解:2222(,),(,)yxP x yQ x yxyxy,于是有QPxy。(2 分)作圆2221(0)2xyrr,方向取逆时针。有格林公式知22220LCydxxdyydxxdyxyxy蜒(4 分)从而222221LCCydxxdyydxxdyydxxdyxyxyr蜒?22211222Ddxdyrrr。(8 分)名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页,共 21 页 -精品文档精品文档3.解:令,0 xyu yvx,则222(),1(1)uvuxyvv。由 题 意 知(,)1,
11、30,1u v。(2 分)223342232(1)(1)(,)2(,)(1)2(1)(1)uuvvvx yuu vvuvuvv(4 分)故44342441333012(1)(1)2240DDDxyuuIdxdyvdudvxuvu dudvdvu du。(8 分)4.解:考虑到被积函数在曲面上积分,被积函数关于x,y 都为偶函数,又曲面关于xoz,yoz平面对称,则2222224SSdSdSxyzRz其中2S为S中0,0 xy的部分。曲面2S的方程为22xRy(0zH)。将2S向 yoz 平面投影得矩形区域:D=(y,z)|0 y R,0 z H(4 分)故由计算公式有:222222222222
12、001141442arctan8yzDDRHRIxx dydzdydzRzRzRydydzHRzRRy(分)5.解:设S为圆锥的底面,由高斯公式知222(222)8SVx dydzy dzdxz dxdyxyz dxdydz(分)令cos,sin,xryrzz,则02,02,0zrz。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页,共 21 页 -精品文档精品文档220003332200230(222)2(cossin)cossin2()332284zVxyz dxdydzdzdr rrz drzzzdzdz dz(分)而22244166SSDx dydzy dzdxz dxdydx
13、dydxdy(分)故2228168x dydzy dzdxz dxdy。(8 分)六、证明题(每题 10 分,共 30 分)1 证:22222()000RRRxxyxyDedxedxedyedxdyg令222(,)|,0,0RDx yxyRxy,2222(,)|2,0,0RDx yxyRxy显然2RRDDD。(2 分)22222()00(1)4RRxyrRDedxdydredre2222222()200(1)4RRxyrRDedxdydredre从而2222222()()()RRxyxyxyDDDedxdyedxdyedxdy取极限得2042xedx。(6 分)在函数中,令2xy,则有2121
14、00()2sxsysxedxyedy令12s,即得201()22yedy。(10 分)2.证 在C上任意取两点,A B,将C分成两部分1C和2C,以,A B为两端点绕原点作分段光滑简单闭曲线3C,使得3C与C不相交。由题意得名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 7 页,共 21 页 -精品文档精品文档1324()22CCy dxxydyCxy?,2324()22CCy dxxydyCxy?(2 分)于是122424()2()222ccy dxxydyy dxxydyxyxy从而24()202Cy dxxydyxy?。(5 分)令24()(,)2yp x yxy,242(,)2xyQ
15、 x yxy则243242()(2)()4(2)Pyxyyyyxy2422422(2)8(2)Qyxyx yxxy于是243242242242()(2)()42(2)8(2)(2)yxyyyyxyx yxyxy化简得()2yy,于是2()yyC。代入上式得0C,于是2()yy(10 分)3.证作变量替换ux y,则22xyuAAxxedyedu。因20 xedx收敛,故0,0M当AM时,有2xAedx取MM,当AM时,有AxAM,从而22xyuAAxxedyedu。(5 分)所以20 xyxedy,对任意0在,)上一致收敛。因200,0,02xyxxedyx不连续,故20 xyxedy在0,)
16、上不是一致收敛的。(10 分)名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 8 页,共 21 页 -精品文档精品文档分析试题(4)一、简述题(每小题 10 分,共 30 分)1 含参变量反常积分adxyxf),(一致收敛的 Cauchy收敛定理。2 Green 公式的内容及意义。3 n 重积分的概念。二 计算题(每小题 10 分,共 50 分)1计算积分CyxydxxdyI2243,其中 C为椭圆13222yx,沿逆时针方向。2已知),(yzxzfz其中),(vuf存在着关于两个变元的二阶连续偏导数,求z关于yx,的二阶偏导数。3求椭球体1222222czbyax的体积。4若 l 为右半单
17、位圆周,求ldsy|。5计算含参变量积分02)cos21ln()(dxaxaaI(1a)的值。三、讨论题(每小题 10 分,共 20 分)1 若积分在参数的已知值的某邻域内一致收敛,则称此积分对参数的已知值一致收敛。试讨论积分0221xaadxI在每一个固定的a处的一致收敛性。2 讨论函数dxyxxyfyF1022)()(的连续性,其中)(xf在1,0上是正的连续函数。附:参考答案 4 一、叙述题(每小题 10 分,共 30 分)1 含参变量反常积分adxyxf),(关于y在,dc上一致收敛的充要条件为:对于任意给定的0,存在与y无关的正数0A,使得对于任意的0,AAA,,),(dcydxyx
18、fAA成立。2 Green公式:设 D 为平面上由光滑或分段光滑的简单闭曲线所围的单连通区域。如果函数),(),(yxQyxP在 D 上具有连续偏导数,那么DDdxdyxPxQQdyPdx)(,其中D取正向,即诱导正向。Green公式说明了有界闭区域上的二重积分与沿区域边界的第二类曲线积分的关系。3设为nR上的零边界区域,函数)(xfu在上有界。将用曲面网分成n个小区域n,.,21(称为的一个分划),记iV为i的体积,并记所有的小区域i的最大直径为。在每个i上任取一点ix,若趋于零时,和式iniiVxfI1)(名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 9 页,共 21 页 -精品文档精
19、品文档的极限存在且与区域的分法和点ix的取法无关,则称)(xf在上可积,并称此极限为)(xf在有界闭区域上的n重积分,记为iniiVPffdVI10)(lim。二、计算题(每小题 10 分,共 50 分)1 解 令,sin21,cos33:tytxl则33)sin(cos63434322202222dtttyxydxxdyyxydxxdyIlC.2 解 令,yzvxzu则,xzxzxu,xzxv,yzxyu.1yzyvxvvfxuufxz,yvvfyuufyz.故,222222222222xvvfxvvfxuufxuufxz,222222222222yvvfyvvfyuufyuufyz,222
20、2222yvxvvfyxvvfyuxuufyxuufyxz即.22222222222222222222222xzvfxzvfxzxzufxzxxzufxvvfxvvfxuufxuufxz.12222222222222222222222yzvfyzvfyzxufyzxufyvvfyvvfyuufyuufyzyvxvvfyxvvfyuxuufyxuufyxz2222222.1222222yzxzvfyxzvfyzxxzxzufyxzxyzuf3 解 由于对称性,只需求出椭球在第一卦限的体积,然后再乘以8 即可。作广义极坐标变换sin,cosbryarx(20,0,0,0rba)。这时椭球面化为名师
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