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1、數(shù)學(xué)分析參考答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)一. 計(jì)算題(共8題,每題9分,共72分)。1. 求函數(shù)在點(diǎn)(0,0)處的二次極限與二重極限.解: ,因此二重極限為.(4分)因?yàn)榕c均不存在,故二次極限均不存在。 (9分)2. 設(shè) 是由方程組所確定的隱函數(shù),其中和分別具有連續(xù)的導(dǎo)數(shù)和偏導(dǎo)數(shù),求.解: 對(duì)兩方程分別關(guān)于求偏導(dǎo): , (4分)。解此方程組并整理得. (9分)3. 取為新自變量及為新函數(shù),變換方程。設(shè) (假設(shè)出現(xiàn)的導(dǎo)數(shù)皆連續(xù)).解:看成是的復(fù)合函數(shù)如下:。 (4分)代人原方程,并將變換為。整理得: 。 (9分)4. 要做一個(gè)容積為的有蓋圓桶,什么樣的尺寸才能使用料最省?解: 設(shè)圓桶底面半徑為,高為,則原問(wèn)題
2、即為:求目標(biāo)函數(shù)在約束條件下的最小值,其中目標(biāo)函數(shù): ,約束條件: 。 (3分) 構(gòu)造Lagrange函數(shù):。令 (6分) 解得,故有 由題意知問(wèn)題的最小值必存在,當(dāng)?shù)酌姘霃綖楦邽闀r(shí),制作圓桶用料最省。 (9分)5. 設(shè),計(jì)算.解:由含參積分的求導(dǎo)公式 (5分) 。 (9分)6. 求曲線所圍的面積,其中常數(shù).解:利用坐標(biāo)變換 由于,則圖象在第一三象限,從而可以利用對(duì)稱性,只需求第一象限內(nèi)的面積。 (3分)則 (6分) . (9分)7. 計(jì)算曲線積分,其中是圓柱面與平面的交線(為一橢圓),從軸的正向看去,是逆時(shí)針?lè)较? 解: 取平面上由曲線所圍的部分作為Stokes公式中的曲面,定向?yàn)樯蟼?cè),則的
3、法向量為 。 (3分) 由Stokes公式得 (6分) (9分)8. 計(jì)算積分,為橢球的上半部分的下側(cè).解:橢球的參數(shù)方程為,其中且 。 (3分)積分方向向下,取負(fù)號(hào),因此, (6分) (9分) 二. 證明題(共3題,共28分)。9.(9分) 討論函數(shù)在原點(diǎn)(0,0)處的連續(xù)性、可偏導(dǎo)性和可微性.解:連續(xù)性:當(dāng)時(shí),當(dāng),從而函數(shù)在原點(diǎn)處連續(xù)。 (3分)可偏導(dǎo)性:, ,即函數(shù)在原點(diǎn)處可偏導(dǎo)。 (5分)可微性: 不存在,從而函數(shù)在原點(diǎn)處不可微。 (9分)10.(9分) (9分) 設(shè)滿足:(1)在上連續(xù),(2),(3)當(dāng)固定時(shí),函數(shù)是的嚴(yán)格單減函數(shù)。試證:存在,使得在上通過(guò)定義了一個(gè)函數(shù),且在上連續(xù)。
4、證明:(i)先證隱函數(shù)的存在性。由條件(3)知,在上是的嚴(yán)格單減函數(shù),而由條件(2)知,從而由函數(shù)的連續(xù)性得 , ?,F(xiàn)考慮一元連續(xù)函數(shù)。由于,則必存在使得, 。同理,則必存在使得, 。取,則在鄰域內(nèi)同時(shí)成立 , 。 (3分)于是,對(duì)鄰域內(nèi)的任意一點(diǎn),都成立 , 。 固定此,考慮一元連續(xù)函數(shù)。由上式和函數(shù)關(guān)于的連續(xù)性可知,存在的零點(diǎn)使得0。 而關(guān)于嚴(yán)格單減,從而使0的是唯一的。再由的任意性,證明了對(duì)內(nèi)任意一點(diǎn),總能從找到唯一確定的與相對(duì)應(yīng),即存在函數(shù)關(guān)系或。此證明了隱函數(shù)的存在性。(6分)(ii)下證隱函數(shù)的連續(xù)性。設(shè)是內(nèi)的任意一點(diǎn),記。對(duì)任意給定的,作兩平行線, 。由上述證明知 , 。由的連續(xù)性,必存在的鄰域使得 , , 。對(duì)任意的,固定此并考慮的函數(shù),它關(guān)于嚴(yán)格單減且, 。于是在內(nèi)存在唯一的一個(gè)零點(diǎn)使,即 對(duì)任意的,它對(duì)應(yīng)的函數(shù)值滿足。這證明了函數(shù)是連續(xù)的。 (9分)11.(10分)判斷積分在上是否一致收斂,并給出證明。證明:此積分在上非一致收斂。證明如下:作變量替換,則。 (3分)不論正整數(shù)多么大,當(dāng)時(shí),恒有。 (5分)因此, (7分) ,當(dāng)時(shí)。因此原積分在上非一致收斂。 (10分)注:不能用Dirichlet判
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