2021年考研数学(二)考试试题

科目组合

数学二: 高等数学 、线性代数

00: 09: 54
答题卡
得分 140/150
答对题目数 9/22
评价

答题情况分析报告

正确: 9
错误: 13
未答: 0
总分: 140/150
正确率 40.9%
第1题 高等数学2 单选题 题目链接

当 \(x \to 0\) 时, \(\int_{0}^{x^{2}}(e^{t^{3}}-1) d t\) 是 \(x^{7}\) 的

(A)低阶无穷小.

(B)等价无穷小.

(C)高阶无穷小.

(D)同阶但非等价无穷小.

正确答案:C 你的答案: 正确 正确率:83%
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第2题 高等数学2 单选题 题目链接

设 \(f(x)= \begin{cases}\frac{e^{x}-1}{x}, & x \neq 0, \\ 1, & x=0\end{cases}\),则 \(f(x)\) 在 \(x=0\) 处

(A)连续且取极大值。

(B)连续且取极小值.

(C)不连续但可导。

(D)可导且导数不为0

正确答案:D 你的答案: 正确 正确率:97%
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第3题 高等数学2 单选题 题目链接

有一圆柱底面半径与高随时间变化的速率分别为2cm/s,-3cm/s,当底面半径为10cm,高为5cm时,圆柱体的体积与表面积随时间变化的速率分别为

(A) \(125 \pi \mathrm{cm}^{3} / \mathrm{s}, 40 \pi \mathrm{cm}^{2} / \mathrm{s}\).

(B) \(125 \pi \mathrm{cm}^{3} / \mathrm{s},-40 \pi \mathrm{cm}^{2} / \mathrm{s}\)

(C) \(-100 \pi \mathrm{cm}^{3} / \mathrm{s}, 40 \pi \mathrm{cm}^{2} / \mathrm{s}\).

(D) \(-100 \pi \mathrm{cm}^{3} / \mathrm{s},-40 \pi \mathrm{cm}^{2} / \mathrm{s}\)

正确答案:C 你的答案: 正确 正确率:79%
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第4题 高等数学2 单选题 题目链接

设函数$f(x)=ax - b\ln x(a>0)$有2个零点,则$\frac{b}{a}$的取值范围是( )

(A)$(e, +∞).$    (B)$(0,e).$    (C)$(0,\frac {1}{e}).$    (D)$(\frac {1}{e},+∞).$

正确答案:A 你的答案: 正确 正确率:84%
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第5题 高等数学2 单选题 题目链接

设函数 \(f(x)=\sec x\) 在 \(x=0\) 处的2次泰勒多项式为 \(1+ax+bx^{2}\),则

(A) \(a=1, b=-\frac{1}{2}\).

(B) \(a=1, b=\frac{1}{2}\).

(C) \(a=0, b=-\frac{1}{2}\).

(D) \(a=0, b=\frac{1}{2}\).

正确答案:D 你的答案: 正确 正确率:85%
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第6题 高等数学2 单选题 题目链接

设函数 \(f(x, y)\) 可微,且 \(f(x+1, e^{x})=x(x+1)^{2}\) , \(f(x, x^{2})=2 x^{2} \ln x\) ,则 \(df(1,1)=\)

(A) \(d x+d y\).

(B) \(d x-d y\).

(C) \(d y\).

(D) \(-d y\).

正确答案:C 你的答案: 正确 正确率:92%
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第7题 高等数学2 单选题 题目链接

设函数 \(f(x)\) 在区间[0,1]上连续,则 \(\int_{0}^{1} f(x) d x=\)

(A) \(lim _{n \to \infty} \sum_{k=1}^{n} f\left(\frac{2 k-1}{2 n}\right) \frac{1}{2 n}\).

(B) \(lim _{n \to \infty} \sum_{k=1}^{n} f\left(\frac{2 k-1}{2 n}\right) \frac{1}{n}\).

(C) \(lim _{n \to \infty} \sum_{k=1}^{2 n} f\left(\frac{k-1}{2 n}\right) \frac{1}{n}\).

(D) \(lim _{n \to \infty} \sum_{k=1}^{2 n} f\left(\frac{k}{2 n}\right) \frac{2}{n}\).

正确答案:B 你的答案: 正确 正确率:73%
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第8题 线性代数2 单选题 题目链接

二次型\( f(x_{1},x_{2},x_{3})=(x_{1}+x_{2})^{2}+(x_{2}+x_{3})^{2}-(x_{3}-x_{1})^{2} \)的正惯性指数与负惯性指数依次为( )

(A) 2,0.    (B) 1,1.    (C) 2,1.    (D) 1,2.

正确答案:B 你的答案: C 正确率:44%
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第9题 线性代数2 单选题 题目链接

设3阶矩阵\( A = (\alpha_1, \alpha_2, \alpha_3), B = (\beta_1, \beta_2, \beta_3) \),若向量组\( \alpha_1,\alpha_2,\alpha_3 \)可由向量组\( \beta_1,\beta_2,\beta_3 \)线性表示,则( )

(A) \( Ax = 0 \)的解均为\( Bx = 0 \)的解.

(B) \( A^{\text{T}}x = 0 \)的解均为\( B^{\text{T}}x = 0 \)的解.

(C) \( Bx = 0 \)的解均为\( Ax = 0 \)的解.

(D) \( B^{\text{T}}x = 0 \)的解均为\( A^{\text{T}}x = 0 \)的解.

正确答案:D 你的答案: 正确 正确率:65%
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第10题 线性代数2 单选题 题目链接

设矩阵 \(A=\begin{pmatrix}1 & 0 & -1 \\ 2 & -1 & 1 \\ -1 & 2 & -5\end{pmatrix}\),若存在可逆矩阵 \(P, Q\) 使 \(PAQ\) 为对角矩阵,则 \(P, Q\) 可以分别为

(A) \(\begin{pmatrix}1 & 0 & 0 \\ 0 & 1 & 0 \\ 0 & 0 & 1\end{pmatrix} ;\begin{pmatrix}1 & 0 & 1 \\ 0 & 1 & 3 \\ 0 & 0 & 1\end{pmatrix}\).

(B) \(\begin{pmatrix}1 & 0 & 0 \\ 2 & -1 & 0 \\ -3 & 2 & 1\end{pmatrix} ;\begin{pmatrix}1 & 0 & 0 \\ 0 & 1 & 0 \\ 0 & 0 & 1\end{pmatrix}\).

(C) \(\begin{pmatrix}1 & 0 & 0 \\ 2 & -1 & 0 \\ -3 & 2 & 1\end{pmatrix} ;\begin{pmatrix}1 & 0 & 1 \\ 0 & 1 & 3 \\ 0 & 0 & 1\end{pmatrix}\).

(D) \(\begin{pmatrix}1 & 0 & 0 \\ 0 & 1 & 0 \\ 1 & 3 & 1\end{pmatrix} ;\begin{pmatrix}1 & 2 & -3 \\ 0 & -1 & 2 \\ 0 & 0 & 1\end{pmatrix}\).

正确答案:C 你的答案: 正确 正确率:85%
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第11题 高等数学2 综合题 题目链接

(填空题)\(\int_{-\infty}^{+\infty}|x| 3^{-x^{2}} d x=\)

你的答案:


评分及理由

(1)得分及理由(满分5分)

学生给出的答案为 \(\frac{1}{\ln 3}\),与标准答案完全一致。该答案是通过两次识别得到的,其中第一次识别结果未显示具体内容,但第二次识别结果明确给出了 \(\frac{1}{\ln 3}\),且解释部分正确描述了自然对数的含义。根据评分要求,答案正确且无逻辑错误,因此得5分。虽然学生作答中包含额外分析(如对自然对数的解释),但根据“禁止加分”原则,这不影响得分,也不扣分。

题目总分:5分

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第12题 高等数学2 综合题 题目链接

(填空题)已知参数方程\(\begin{cases}x=2 e^{t}+t+1, \\ y=4(t-1) e^{t}+t^{2}\end{cases}\),求\(\frac{d^{2} y}{~d x^{2}}|_{t=0}=\)

你的答案:


评分及理由

(1)得分及理由(满分5分)

学生答案经过两次识别,第二次识别结果为$\frac{2}{3}$,与标准答案完全一致。根据评分规则,只要有一次识别正确就不扣分,因此本题得满分5分。

题目总分:5分

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第13题 高等数学2 综合题 题目链接

(填空题)设函数\(z=z(x, y)\)由方程\((x+1) z+y \ln z-\arctan (2 x y)=1\)确定,求\(\frac{\partial z}{\partial x}|_{(0,2)}=\)

你的答案:


评分及理由

(1)得分及理由(满分5分)

学生给出的答案是"1",与标准答案一致。虽然题目要求通过隐函数求导计算偏导数,但学生直接给出了数值结果,且结果正确。根据评分要求,思路正确不扣分,且答案正确应给满分。识别结果中两次识别均为"1",不存在识别错误问题。

题目总分:5分

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第14题 高等数学2 综合题 题目链接

(填空题)设\(f(t)=\int_{1}^{t^{2}} d x \int_{-\infty}^{t} \sin \frac{x}{y} d y\),求\(f'(\frac{\pi}{2})=\)

你的答案:


评分及理由

(1)得分及理由(满分5分)

学生作答中给出的最终答案是 \(\frac{\pi}{2}\cos\frac{2}{\pi}\),这与标准答案完全一致。虽然学生额外进行了数值估算和分析,但根据打分要求第4条“禁止加分:对于学生做的额外分析不给予加分”,这些额外内容不影响评分。核心答案正确,因此得5分。

题目总分:5分

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第15题 高等数学2 综合题 题目链接

(填空题)求微分方程\(y^{\prime \prime \prime}-y=0\)的通解\(y=\)

你的答案:


评分及理由

(1)得分及理由(满分5分)

学生给出的通解为:$C_{1}e^{x}+e^{-\frac{1}{2}x}[C_{2}\cos\frac{\sqrt{3}}{2}x + C_{3}\sin\frac{\sqrt{3}}{2}x]$,其中$C_{1},C_{2},C_{3}$为任意常数。

该微分方程$y^{\prime \prime \prime}-y=0$的特征方程为$r^3-1=0$,解得特征根为$r=1$和$r=-\frac{1}{2}\pm\frac{\sqrt{3}}{2}i$。

因此通解应为$y=C_{1}e^{x}+e^{-\frac{1}{2}x}[C_{2}\cos\frac{\sqrt{3}}{2}x + C_{3}\sin\frac{\sqrt{3}}{2}x]$。

学生答案与标准答案形式不同但数学上完全等价,思路正确,解法正确,根据评分要求"思路正确不扣分",应给满分5分。

题目总分:5分

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第16题 线性代数2 综合题 题目链接

(填空题)设\(f(x)=\begin{vmatrix}x & x & 1 & 2x \\ 1 & x & 2 & -1 \\ 2 & 1 & x & 1 \\ 2 & -1 & 1 & x\end{vmatrix}\),求\(x^{3}\)项的系数

你的答案:


评分及理由

(1)得分及理由(满分5分)

学生两次识别结果中,第二次识别结果为"-5",与标准答案完全一致。虽然第一次识别结果为空,但根据评分规则第3条"只要其中有一次回答正确则不扣分",因此本题得满分5分。

题目总分:5分

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第17题 高等数学2 综合题 题目链接

(本题满分10分)

求极限 \( \lim _{x \to 0}\left(\frac{1+\int_{0}^{x} e^{t^{2}} d t}{e^{x}-1}-\frac{1}{\sin x}\right) \)

你的答案:


评分及理由

(1)得分及理由(满分10分)

学生作答的整体思路正确,通过通分、等价无穷小替换、泰勒展开和积分中值定理等方法求解极限,最终得到正确答案1/2。但在具体步骤中存在以下问题:

  • 在第一步通分后,分母应为\((e^x-1)\sin x\),学生写成了\((e^x-1)\cdot\sin x\),这属于书写不规范但不影响逻辑,不扣分。
  • 在第二步使用等价无穷小替换时,学生将分母\((e^x-1)\sin x\)直接替换为\(x^2\),这一步在极限运算中是合理的,因为\(e^x-1 \sim x\),\(\sin x \sim x\),所以乘积\(\sim x^2\),此处正确。
  • 在第三步使用泰勒展开和积分中值定理时,学生将\(\sin x\)展开为\(x + o(x^2)\),但实际展开应为\(x - \frac{x^3}{6} + o(x^3)\),这里学生忽略了高阶项,但在分子化简时仅保留到\(x^2\)项,最终结果正确,因此不扣分。
  • 学生在使用积分中值定理时,写出\(\int_{0}^{x} e^{t^2} dt = e^{\xi^2} \cdot x\),并指出当\(x \to 0\)时,\(\int_{0}^{x} e^{t^2} dt \to x\),这一步正确,但在后续代入时,学生将\(\sin x \cdot \int_{0}^{x} e^{t^2} dt\)近似为\(x \cdot x = x^2\),而标准答案中是通过极限运算得到\(\lim_{x \to 0} \frac{\sin x \cdot \int_{0}^{x} e^{t^2} dt}{x^2} = 1\),学生的近似方法虽然不够严格,但结果正确,且在高阶项处理上未影响最终结果,因此不扣分。
  • 学生在分子化简时,得到\(x + x^2 - x - \frac{1}{2}x^2 = \frac{1}{2}x^2\),这一步计算正确,最终极限为1/2,与标准答案一致。

综上所述,学生作答的核心逻辑正确,最终答案正确,但在泰勒展开和积分中值定理的应用上存在不够严格的地方。由于题目满分10分,且学生答案正确,但步骤中有不严谨之处,扣1分。

得分:9分

题目总分:9分

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第18题 高等数学2 综合题 题目链接

(本题满分12分)

已知函数 \( f(x)=\frac{x|x|}{1+x} \),求曲线 \( y=f(x) \) 的凹凸区间及渐近线。

你的答案:


评分及理由

(1)凹凸区间得分及理由(满分6分)

学生正确分析了函数的分段表达式,并分别对x>0和x<0的情况求二阶导数。在x>0时正确得出f''(x)>0,在x<0时正确分析f''(x)的符号变化,并正确得出凹区间为(-∞,-1)和(0,+∞),凸区间为(-1,0)。虽然学生没有明确说明f''(0)不存在,但这不影响凹凸区间的判断。因此该部分回答完整正确,得6分。

(2)渐近线得分及理由(满分6分)

学生正确求出了垂直渐近线x=-1,并分别对x→+∞和x→-∞的情况求斜渐近线。计算过程正确,结果与标准答案一致:当x→+∞时斜渐近线为y=x-1,当x→-∞时斜渐近线为y=-x+1。该部分回答完整正确,得6分。

题目总分:6+6=12分

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第19题 高等数学2 综合题 题目链接

(本题满分12分)

设函数\(f(x)\)满足\(\int\frac{f(x)}{\sqrt{x}}dx = \frac{1}{6}x^2 - x + C\),\(L\)为曲线\(y = f(x)(4\leq x\leq 9)\),记\(L\)的长度为\(S\),\(L\)绕\(x\)轴旋转曲面面积为\(A\),求\(S\)和\(A\)。

你的答案:


评分及理由

(1)求函数 \(f(x)\) 得分及理由(满分2分)

学生正确地对积分等式两边求导,得到 \(\frac{f(x)}{\sqrt{x}} = \frac{1}{3}x - 1\),并正确解得 \(f(x) = \sqrt{x}(\frac{1}{3}x - 1)\)。此步骤与标准答案一致,得2分。

(2)求导数 \(f'(x)\) 得分及理由(满分2分)

学生正确对 \(f(x) = \frac{1}{3}x^{3/2} - x^{1/2}\) 求导,得到 \(f'(x) = \frac{1}{2}(\sqrt{x} - \frac{1}{\sqrt{x}})\)。此步骤与标准答案一致,得2分。

(3)求弧长 \(S\) 得分及理由(满分4分)

学生正确应用弧长公式,代入 \(f'(x)\) 并化简得到 \(\frac{1}{2}\int_{4}^{9}(\sqrt{x} + \frac{1}{\sqrt{x}})dx\),计算过程正确,最终结果 \(\frac{22}{3}\) 与标准答案一致。此部分得4分。

(4)求旋转曲面面积 \(A\) 得分及理由(满分4分)

学生正确应用旋转曲面面积公式,代入 \(f(x)\) 和 \(\sqrt{1+[f'(x)]^2}\) 并化简为 \(\pi\int_{4}^{9}(\frac{1}{3}x - 1)(x + 1)dx\),但在积分计算中出现错误:积分 \(\int (\frac{1}{3}x^2 - \frac{2}{3}x - 1)dx\) 应得 \(\frac{1}{9}x^3 - \frac{1}{3}x^2 - x\),但代入上下限计算有误,正确结果应为 \(\frac{425}{9}\pi\),学生得到 \(\frac{320\pi}{9}\)。此步骤计算错误,扣2分,得2分。

题目总分:2+2+4+2=10分

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第20题 高等数学2 综合题 题目链接

(本题满分12分)

设\(y = y(x)(x\gt0)\)是微分方程\(xy' - 6y = - 6\)满足条件\(y(\sqrt{3}) = 10\)的解,

(Ⅰ)求\(y(x)\);

(Ⅱ)设\(P\)为曲线\(y = y(x)\)上一点,\(I_p\)为曲线\(y = y(x)\)上\(P\)点法线到\(y\)轴的截距,当\(I_p\)最小时,求\(P\)坐标.

你的答案:


评分及理由

(Ⅰ)得分及理由(满分6分)

学生正确识别微分方程为一阶线性微分方程,并采用常数变易法求解。求解过程完整,得到通解形式 \(y = 1 + Cx^6\),并利用初始条件 \(y(\sqrt{3}) = 10\) 正确求出常数 \(C = \frac{1}{3}\),最终得到正确解 \(y(x) = 1 + \frac{1}{3}x^6\)。虽然答案书写为 \(\frac{1}{3}x^{6}+1\),但加法交换律不影响结果,不扣分。

得分:6分

(Ⅱ)得分及理由(满分6分)

学生正确计算导数 \(y'(x) = 2x^5\),建立法线方程,并正确求出法线在y轴截距 \(I_P = 1 + \frac{1}{3}x^6 + \frac{1}{2x^4}\)。但在后续求最小值时,采用了均值不等式方法,将表达式拆分为6项:

\(I_P = 1 + \frac{1}{6}x^6 + \frac{1}{6}x^6 + \frac{1}{6}\cdot\frac{1}{x^4} + \frac{1}{6}\cdot\frac{1}{x^4} + \frac{1}{6}\cdot\frac{1}{x^4}\)

这里存在两个问题:

  1. 拆分后的系数和应为1,但学生拆分后各项系数和为 \(1 + \frac{1}{6} + \frac{1}{6} + \frac{1}{6} + \frac{1}{6} + \frac{1}{6} = 1 + \frac{5}{6} = \frac{11}{6}\),与原表达式不符
  2. 使用均值不等式时,要求各项均为正数且乘积为定值,但学生的拆分方式导致乘积不是定值

虽然最终得到了正确的极值点 \(x = 1\) 和点 \(P(1,\frac{4}{3})\),但方法存在逻辑错误。考虑到学生正确建立了问题模型并得到了最终正确答案,给予部分分数。

得分:4分

题目总分:6+4=10分

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第21题 高等数学2 综合题 题目链接

(本题满分12分)

设平面区域 D 由曲线 \( (x^{2}+y^{2})^{2}=x^{2}-y^{2}(x \geq0, y \geq0) \) 与 x 轴围成,计算二重积分 \( \iint_{D} x y d x d y \)。

你的答案:


评分及理由

(1)得分及理由(满分12分)

学生作答与标准答案思路完全一致,均采用极坐标变换求解。具体步骤:

  • 正确识别曲线方程并转化为极坐标形式 \( r = \sqrt{\cos 2\theta} \)
  • 正确确定积分区域 \(\theta \in [0, \frac{\pi}{4}]\)
  • 正确写出极坐标下的二重积分表达式 \(\int_{0}^{\frac{\pi}{4}} d\theta \int_{0}^{\sqrt{\cos 2\theta}} r^3 \cos\theta \sin\theta dr\)
  • 积分计算过程正确,包括:
    • 对r积分得到 \(\frac{1}{4}\cos^2 2\theta\)
    • 利用\(\sin 2\theta = 2\sin\theta\cos\theta\)进行变量替换
    • 正确进行换元积分 \(d(\cos 2\theta)\)
    • 最终计算结果 \(\frac{1}{48}\) 正确

虽然学生在书写过程中有少量表达不够规范(如积分表达式写法),但核心逻辑和计算过程完全正确,根据评分要求,思路正确不扣分,识别误差不扣分。

得分:12分

题目总分:12分

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第22题 线性代数2 综合题 题目链接

(本题满分12分)

设矩阵\(\boldsymbol{A}=\begin{pmatrix}2&1&0\\1&2&0\\1&a&b\end{pmatrix}\)仅有两个不同特征值,若\(\boldsymbol{A}\)相似于对角矩阵,求\(a,b\)的值,并求可逆矩阵\(\boldsymbol{P}\),使\(\boldsymbol{P}^{-1}\boldsymbol{AP}\)为对角矩阵.

你的答案:


评分及理由

(1)特征值计算(满分3分)

学生正确计算了特征多项式并得到特征值1,3,b,与标准答案一致。但特征多项式展开式写为(λ+1)(λ-3)(λ-b)有误,应为(λ-1)(λ-3)(λ-b)。考虑到可能是识别错误(将"λ-1"识别为"λ+1"),且后续计算正确,此项不扣分。得分:3分

(2)参数a,b取值确定(满分4分)

学生正确分析了b=1和b=3两种情况,并正确求出对应的a值。在b=1时,通过秩条件正确得到a=1;在b=3时,通过秩条件正确得到a=-1。计算过程完整,与标准答案一致。得分:4分

(3)可逆矩阵P构造(满分5分)

学生正确求出了两种情况下对应的特征向量和矩阵P:

- 当a=1,b=1时:特征向量(-1,1,0)ᵀ、(0,0,1)ᵀ、(1,1,1)ᵀ正确,矩阵P构造正确

- 当a=-1,b=3时:特征向量(-1,1,1)ᵀ、(1,1,0)ᵀ、(0,0,1)ᵀ正确,矩阵P构造正确

对角矩阵形式也正确。得分:5分

题目总分:3+4+5=12分

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