作者Cayley (水色天蓝)
看板trans_math
标题[考古题解答] 台大93(a)
时间Thu Aug 12 03:04:37 2004
响应版主大大建立考古答案查讯系统的计画
虽然放榜後有点失意,不过还是把自己写的答案拿出来给大家参考参考好了
恩...答案可能不一定是正确的...有可能会有计算上的失误之类的...
(而且我只考了57分...>"<...)
所以不对之处还请大家多多修正^^
(1)
把f微两次
得到
x^(k-2) k^2 sin(1/x)-
x^(k-2) k sin(1/x)-
2 x^(k-3) k cos(1/x)-
x^(k-4) sin(1/x) +
2 x^(k-3)cos(1/x)
所以 k > 4
(2)
(a)
两线交点是 (0.0) 和 (0.2Pi)
所以 假设 曲线向量 C = (x(t) , y(t)) = (t-sin(t) , 1-cos(t))
切向量 C'(t) = dC(t)/dt =( 1-cos(t) , sin(t) )
x轴的方向向量(1,0)
<C'(0) , (1,0)> = 0 且 <C'(2Pi) , (1,0)> = 0
所以垂直 (注解:<a,b>是内积)
(b)
A = S y dx = S (1-cos(t))^2 dt = 3 Pi
[0,2Pi]
(c)
壳层法 (2*Pi*r dr )* 高
V = S 2 Pi x y dx = 2 Pi S (t-sin(t))*(1-cos(t))^2 dt
= 6 Pi^3
(3)
(a)
A= S f(t) ||ds||
[a,b]
s=(x,y) => ds = (dx,dy) => ||ds||= ||(x',y')|| dt
(b)
上下两半对称...
令 x=1/2 sin(t) x'=-1/2 sin(t)
=> => ||(x',y')|| = 1/2
y=1/2 + 1/2 cos(t) y'=1/2 cos t
所以 面积 = 2 * S sqrt(1-x^2-y^2) * 1/2 dt
[0,2Pi]
(上下对称乘两倍)
= S sqrt(1/2-1/2cos(t)) dt
(两倍角公式)
= S sin(t/2) dt = 1/2 [-cos(t/2)] t=0~2Pi
=1/2 * -2 = -1
ㄟ...可是我记得我考试好像算出来是证的...
糟糕...算两次两次答案差正副号@@ (可是我懒的验算了^^)
(4)
(a)
sin(x) = Sum (-1)^(k+1) x^(2k-1)/(2k-1)!
sin(x)/x = Sum (-1)^(k+1) x^(2k-2)/(2k-1)!
(b)
S sin(x)/x dx = 1 - 1/3! + 1/5! - 1/7! + ...
[0,1]
因为 7!=5040 > 10^3
所以取到 1/7! 这项
积分值 ~ 1 - 1/3! + 1/5! - 1/7!
(c) 基本上题目出错了^^...
(1/n < 1/(n+1) 基本上要证的东西就是矛盾的...因为他出反了^^)
| S sin(x)/x dx | = S |sin(x)|/x dx
又 S | sin(x) | dx = 2
[nPi,(n+1)Pi]
因为x属於[nPi,(n+1)Pi]
有 nPi < x < (n+1)Pi => 1/(n+1)Pi < 1/x < 1/nPi
同乘 |sin(x)| 然後积分 [nPi,(n+1)Pi]
得到 2/(n+1)Pi < an < 2/nPi
an---->0 as n--->infinity (夹挤定理)
(5)
基本上这题有很多种做法...
(a)
法一:
因为他是无旋场...所以围线可以变形为 x^2+y^2=a^2 for all a>0
用暇积分的做法...做完积分在取 a---->0
会得到2Pi
法二:
令 x=r cos(t)
y=r sin(t)
对得到 积分 = S dt
C
所以是2Pi
(逆时针为2Pi 顺-2Pi)
(b) 0
(c)顺时针 Pi
逆时针 -Pi
[可以直接用initial和final的t值计算出来]
(6)
(a)
假设u为单位向量
f在(x_0,y_0)上u方向的方向导数 = < grad(f)(x_0,y_0) , u >
刚好也 = 向量 grad(f) 在u方向的投影
也就是 <grad(f)(x_0,y_0) , u > = ||grad(f)(x_0,y_0)|| cos(t)
当t=0时 最大
(b)
假设 a,b 属於 C_k
则 f(b)-f(a) = < grad(f),b-a >
k - k = 0
所以 < grad(f),b-a > = 0 => 垂直
(7)
Taylor公式告诉我们
f(x+h,y+k) - f(x,y) = df(x,y) + d^2f(x_0,y_0)
其中
df(x,y) = < grad(f)(x,y) , (h,k) >
d^2f(x_0,y_0) = (h d/dx + k d/dy)^2 f (x_0,y_0)
条件:
(1) grad(f)(x,y)= (0,0)
(2) d^2 f(x,y) > 0
证明:
因为极值发生在df=0点或是不连续点
只要df连续,就可以使用夹挤定理证明(1)成立
因为d^2f连续 所以有 d^2f(x,y)>0 <=> d^2f(x_0,y_0)>0
所以 f(x+h,y+k) - f(x,y) > 0
也就是在点(x,y)的附近(x+h,y+k) 取值 都会比那个点大
所以有极小值
(8)
(a)
f(a) = S a-x^2 dx + S x^2-a dx
[0,根号a] [根号a,1]
= 4/3 a^(3/2) - a + 1/3
可得到 f'(a)=2根号a-1=0 => a=1/2
(b)
用柱座标代换
得到 g(x,y) = x^2+y^2-a = g(r,t) = r^2 - a
f(a)=SS g(x,y)dxdy=SS g(r,t) r drdt
= 2Pi[1/2 a^2 - 1/2 a + 1/4 ]
f'(a) = 2Pi[a-1/2] =0 => a=1/2
(9)
(a)
f(x) = S exp(-t^2) dt / exp(-x^2)
当x---->infinity 为 0/0 型
使用L'hospital
lim f(x) = lim exp(-x^2)/-2x exp(-x^2) =lim 1/-2x = 0
(b)
f'(x)=-1 + 2x exp(x^2) [S exp(-t^2) dt ]
(c)
f'=-1+S x exp(x^2-t^2) dt < -1 + S t exp(x^2-t^2) dt < 0
所以...f is decreasing
(10)
(a)
u = sqrt(2) x - 1/2 x^2
v = y / [ sqrt(2) -x ]
(b)
因为
| grad u |
det | | = 1
| grad v |
所以
SS dxdy = SS dudv
请大家多多指教^^
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