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2010年数学一真题解析

 当以读书通世事 2023-07-24 发布于甘肃

2010年全国硕士研究生招生考试试题

一、选择题 (本题共 8 小题, 每小题 4 分, 共 32 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. )

极限

 .

 .

设函数  由方程  确定, 其中为可微函数, 且 , 则  ( )

设  均是正整数, 则反常积分

的收敛性

仅与  的取值有关.

仅与  的取值有关.

与  的取值都有关.

与  的取值都无关.

设  为  矩阵,  为  矩阵,  为  阶单位矩阵, 若 , 则 

秩 , 秩 .

秩 , 秩 .

秩 , 秩 .

秩 , 秩 .

设  为 4 阶实对称矩阵, 且 . 若  的秩为 3 , 则  相似于 

设随机变量的分布函数为

则 

0

设  为标准正态分布的概率密度,  为  上均匀分布的概率密度, 若

为概率密度, 则  应满足 

 .

 .

 .

 .


二、填空题 (本题共 6 小题,每小题 4 分, 共 24 分, 把答案填在题中横线上. )

设 

已知曲线  的方程为 , 起点是 , 终点为 , 则曲线积分 

设 , 则  的形心的坚坐标 

设 . 若由  生成的向量空间的维数为2 , 则 

设随机变量  的概率分布为 , 则 


三、解答题 (本题共 9 小题, 共 94 分, 解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤.)

  求微分方程  的通解.

  求函数

的单调区间与极值.

 

比较

的大小, 说明理由;

求极限

  求幂级数

的收敛域及和函数

 为椭球面上的动点, 若在点>处的切平面与面垂直, 求点的轨迹, 并计算曲面积分

其中 是椭球面位于曲线上方的部分

 设 . 已知线性方程组  存在 2 个不同的解.

求 ;

求方程组  的通解.

 已知二次型  在正交变换  下的标准形为 , 且  的第三列 为 .

求矩阵 ;

证明  为正定矩阵, 其中  为 3 阶单位矩阵.

设二维随机变量的概率密度为

求常数及条件概率密度

  设总体  的概率分布为

其中参数  末知. 以  表示来自总体  的简单随机样本 (样本容量为  中等于  的 个数 . 试求常数 , 使  为  的无偏估计量, 并求  的方差.


解析

一、选择题

解:

求 , 归结为求

因此 . 故应选 C.


解:

因为  由方程  确定, 则对  求偏导数得

所以

则 .


解:

显然广义积分  有两个瑕点  与 , 则

对于 , 瑕点为 , 设 , 由于 , 故收敛. 设  存在, 故此时不是反常积分. 设  存在, 又 , 故收敛. 对于 , 瑕点为 , 当  为正整数时,  故收敛. 所以, 不论  取何正整数, 反常积分都收玫.故选 D.


解:


解:

由于  为  矩阵,  为  矩阵, 故 . 又 , 于是 , 所以 .


解:

设  是  的特征值. 由于 , 所以 , 即 , 故  的特征值为 -1 或 0. 又  为实对称矩阵,所以  可相似于对角阵 . 且 , 于是 .


解:

解:

由于

故应选.

二、填空题

解:

由题设条件 , 则 ,

从而 , 故应填 0 .


解:


解:

,由格林公式知

解:

由题设所求坐标为

其中积分区域  用平面  截积分区域  得截面  且  是一圆域: . 于是


解:

由于  生成的向量空间的维数为 2 , 所以 . 对矩阵  进行初等行变换:

所以 . 故应填 6 .


解:

因为 , 故

即得 . 所以


三、解答题

解:

由题设知, 齐次方程对应的特征方程为 , 解得特征根为: . 于是齐次方程  似通解是:  是任意常数). 由条件知原方程的一个特解可设为: , (其中  为待定系数). 则

将  代人原方程并整理得

比较等式两端  同次幂的系数得

于是特解 . 故原方程通解为  (其中  是任意常数).


解:

所以  是极大值,  是极小值. 故  的单调递减区间为  的单调递增区间为 .


解:

当  时, , 故当  时, , 所以

所以

由 知 , 而

又由于 , 根据夹逼准则知, .


解:

记 , 因为

所以由比值法知, 当  即  时, 级数收敛; 当  即  时, 级数发散. 于是可知幂级数的收敛半径 , 即收敛区间为 ; 当  时,级数  为交错级数, 由莱布尼茨定理知级数收敛, 故幂级数  的收敛域为 .

记  为级数  的和函数, 则

其中 由幂级数和函数的性质得

所以


解:

令 , 则  为椭球面  的方程, 设点  的坐标为 , 由题设条件知曲面  在点  处的切平面法向量为:

又  平面的法向量为: , 由于点  处的切平面垂直于  平面, 于是 , 即 . 又因为点  在曲面  上, 所以点  的坐标  满足曲面  的方程:  1. 从而知动点  的轨迹  的方程为

(2) 根据题设条件知, 曲面积分

中积分曲面  是椭球面  位于平面  上 方的部分, 因此在  上: , 于是 , 即

在曲面  的方程:  两端分别对  求偏导数 (此时,  ) 得

将曲面  向  面投影, 得投影域为:

又因为 


已知  有 2 个不同的解, 所以 . 又

, 即  或 

当  时, , 此时  无解, 故 

又由  得 .

则原方程组的等价方程组为 , 其中  为自由末知量. 令 , 得方程组特解 . 又方程组对应的齐次方程组的等价方程组为 , 其中  为自由末知量. 令 , 得齐次方程组  的基础解系 . 所以  的通解为 , 其中  为任意常数.


解 (I)由于二次型在正交变换  下的标准形为 , 所以  的特征值为

由于  的第 3 列为 , 所以  对应于  的特征向量为 . 由于  是实对称矩阵, 所以对应于不同特征值的特征向量是相互正交的,设属于 的特征向量为 , 则 , 即 , 取

则  与  是正交的, 即为对应于  的特征向量. 由于  是相互正交的, 所以只需单位化:

取 从而 

由于  的特征值为 , 所以  的特征值为 , 则  的特征值全大于零 故  是正定矩阵.


因为 

由概率密度的性质得到

故 . 从而  


因为

所以

由  是  的无偏估计量, 可知 , 则

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