科目组合
数学二: 高等数学 、线性代数

评分及理由
(1)得分及理由(满分10分)
学生使用了洛必达法则和变量替换的方法求解该极限,思路正确。具体步骤为:
尽管学生在分母化简步骤出现逻辑错误,但后续换元和极限计算正确,且最终答案正确。根据评分要求,思路正确不扣分,但逻辑错误需扣分。考虑到错误发生在中间步骤,但未影响最终结果,扣1分。
得分:9分
题目总分:9分

评分及理由
(1)求解微分方程部分得分及理由(满分3分)
学生将原方程变形为 \(y' = \frac{x^2 - 1}{y^2 + 1}\) 是正确的,但后续积分过程出现错误。标准答案为 \(\frac{1}{3}y^3 + y = x - \frac{1}{3}x^3 + C\),而学生得到 \(\arctan y = \frac{1}{3}x^3 - x + C\),这是对微分方程积分时的错误。因此扣2分,得1分。
(2)确定常数C部分得分及理由(满分2分)
学生正确代入初始条件 \(y(2)=0\) 进行计算,但基于错误的通解形式,得到的 \(C = -\frac{2}{3}\) 也是错误的。由于过程正确但结果因前一步错误而错误,扣1分,得1分。
(3)求极值部分得分及理由(满分5分)
学生正确找到驻点 \(x = \pm 1\),但极值计算基于错误的函数表达式。标准答案中极大值为1、极小值为0,而学生得到的是 \(-\tan\frac{4}{3}\) 和0。由于极值点判断正确但具体数值错误,扣3分,得2分。
题目总分:1+1+2=4分

评分及理由
(1)得分及理由(满分10分)
学生作答整体思路与标准答案不同,但最终结果正确。学生直接使用极坐标变换进行计算,没有利用对称性简化被积函数。在极坐标变换后,学生将积分写为: \[ \int_{0}^{\frac{\pi}{2}} d\theta \int_{1}^{2} \frac{r \cos \theta \sin(\pi r)}{r(\cos \theta + \sin \theta)} \cdot r \, dr = \int_{0}^{\frac{\pi}{2}} \frac{\cos \theta}{\cos \theta + \sin \theta} d\theta \int_{1}^{2} r \sin(\pi r) \, dr \] 然后对 \( r \) 部分使用分部积分,计算正确得到 \( \int_{1}^{2} r \sin(\pi r) \, dr = \frac{3}{\pi} \)。接着计算角度部分积分 \( \int_{0}^{\frac{\pi}{2}} \frac{\cos \theta}{\cos \theta + \sin \theta} d\theta = \frac{\pi}{4} \),方法正确。最终结果 \( I = -\frac{3}{4} \) 正确。
虽然学生没有使用对称性简化,但思路正确且计算无误,因此不扣分。但需注意,学生在分部积分步骤中书写有误(如 \( u = \frac{r \cos \theta}{\cos \theta + \sin \theta} \) 但后续处理中忽略了 \( r \) 的变量性,实际计算时已正确处理),但最终计算正确,视为笔误不扣分。
得分:10分
题目总分:10分

评分及理由
(1)偏导数计算部分(满分3分)
学生正确计算了一阶偏导数:∂z/∂x = e^x cos y f',∂z/∂y = -e^x sin y f'。二阶偏导数计算基本正确:∂²z/∂x² = e^x cos y f' + e^(2x)cos²y f'',∂²z/∂y² = -e^x cos y f' + e^(2x)sin²y f''。在求和时正确得到∂²z/∂x² + ∂²z/∂y² = e^(2x)f''。这部分计算完整正确,得3分。
(2)建立微分方程部分(满分2分)
学生将拉普拉斯算子结果代入给定方程,得到f''e^(2x) = (4z + e^x cos y)e^(2x),然后化简为f'' - 4f = e^x cos y。这里存在逻辑错误:方程右边应该是关于u = e^x cos y的函数,但学生保留了e^x cos y,没有替换为u。这导致后续求解错误。扣1分,得1分。
(3)微分方程求解部分(满分3分)
学生求解f'' - 4f = e^x cos y时,特征方程计算错误:应该是r² - 4 = 0,但学生写成了r² - 4r = 0。齐次解应为C₁e^(2u) + C₂e^(-2u),但学生得到C₁e^(4x) + C₂。非齐次方程特解部分完全缺失。这部分存在严重逻辑错误,扣2分,得1分。
(4)初始条件应用部分(满分2分)
学生虽然写出了初始条件f(0)=0,f'(0)=0,但由于前面方程错误,得到的解f(x)=0显然不正确。这部分得0分。
题目总分:3+1+1+0=5分

评分及理由
(1)得分及理由(满分5分)
学生作答中第(1)问得分为5分。理由如下:
(2)得分及理由(满分5分)
学生作答中第(2)问得分为0分。理由如下:
题目总分:5+0=5分

评分及理由
(1)得分及理由(满分5分)
学生正确根据偏导数条件得到 \(f(x,y) = (y+1)^2 + \varphi(x)\) 的形式,并通过已知条件 \(f(y,y)\) 求出 \(\varphi(x) = (x-2)\ln x\),得到 \(f(x,y) = (y+1)^2 + (x-2)\ln x\)。虽然表达式中写的是 \(C_1x + C_2\) 但最终结果正确,不扣分。得5分。
(2)得分及理由(满分3分)
学生正确令 \(f(x,y)=0\) 得到 \((y+1)^2 = (2-x)\ln x\),并解出 \(y = -1 \pm \sqrt{(2-x)\ln x}\)。注意到当 \(y=-1\) 时对应 \(x=1,2\),确定了积分区间。得3分。
(3)得分及理由(满分3分)
学生错误地使用了 \(2\pi\int_1^2 y^2 dx\) 来计算旋转体体积。正确应该是绕 \(y=-1\) 旋转,体积应为 \(\pi\int_1^2 (y+1)^2 dx\)。虽然学生将 \((y+1)^2\) 替换为 \((2-x)\ln x\) 是正确的,但前面的系数错误(应该是 \(\pi\) 而不是 \(2\pi\)),且积分对象应该是 \((y+1)^2\) 而不是 \(y^2\)。这是一个严重的逻辑错误,扣2分。计算过程中积分结果也错误,但这是由基本公式错误导致的。得1分。
题目总分:5+3+1=9分

评分及理由
(Ⅰ)得分及理由(满分5分)
学生作答中给出了矩阵的初等行变换过程,但最后得到的基础解系为 \( k\begin{pmatrix}3\\2\\3\\1\end{pmatrix} \),而标准答案为 \( (-1,2,3,1)^T \)。经检验,学生给出的向量不满足原方程组 \( Ax=0 \),因此基础解系错误。但考虑到学生进行了正确的矩阵变换(至行最简形),有部分正确思路,但结果错误,扣3分。得2分。
(Ⅱ)得分及理由(满分6分)
学生试图通过矩阵方程 \( AB=E \) 来求解,但给出的方程展开不完整,且等式右边写为 \( \begin{pmatrix}1\\1\\1\end{pmatrix} \)(应为3阶单位矩阵),这是一个严重错误。此外,学生没有给出 \( B \) 的具体形式或通解。因此,本题基本没有正确的解题步骤,得0分。
题目总分:2+0=2分

评分及理由
(1)得分及理由(满分11分)
学生作答的整体思路是正确的,通过计算两个矩阵的特征值,并证明它们都可对角化,从而利用相似关系的传递性得出结论。具体分析如下:
然而,存在以下逻辑错误和不足:
根据打分要求,逻辑错误扣分:B可对角化的证明不完整,扣1分。其他部分正确,不扣分。因此本部分得分:10分(满分11分)。
题目总分:10分