2026年合工大超越5+5套卷(二)

科目组合

数学二: 高等数学 、线性代数

02: 58: 56
答题卡
得分 82/150
答对题目数 6/22
评价

答题情况分析报告

正确: 6
错误: 16
未答: 0
总分: 82/150
正确率 27.3%
第1题 高等数学 单选题 题目链接

已知连续函数$y = y(x)$由方程$\frac{1}{2}x + \frac{\sqrt{3}}{2}y = \arctan\left(\frac{\sqrt{3}}{2}x - \frac{1}{2}y\right)$确定,则下列说法中正确的个数为( ).

①$y(x)$为奇函数;

②$y(x)$的零点个数是3;

③曲线$y = y(x)$有两条斜渐近线.

(A)0    (B)1    (C)2    (D)3

正确答案:D 你的答案: 正确 正确率:0%
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第2题 高等数学 单选题 题目链接

设函数$f(x)$在闭区间$[-1,1]$上连续,数列$\{a_n\}$满足$a_n \in (-1,1),n \in N$.则( ).

(A)若数列$\{f(a_n)\}$收敛,则数列$\{a_n\}$收敛

(B)若数列$\{f(a_n)\}$发散,则数列$\{a_n\}$可能收敛

(C)若数列$\{a_n\}$单调,则数列$\{f(a_n)\}$收敛

(D)若数列$\{f(a_n)\}$单调,则数列$\{a_n\}$收敛

正确答案:C 你的答案: D 正确率:0%
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第3题 高等数学 单选题 题目链接

设函数$f(x) = \frac{(x + 1)^2\tan\pi x}{|x^2 - 1|\sqrt{x + 2}}$,则关于$f(x)$间断点的描述不正确的是( ).

(A)$x = -2$为第二类间断点

(B)$x = -1$为可去间断点

(C)$x = \frac{1}{2}$为第二类间断点

(D)$x = 1$为跳跃间断点

正确答案:A 你的答案: 正确 正确率:0%
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第4题 高等数学 单选题 题目链接

若用代换$y = z^m$可将微分方程$\frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x} = ax^\alpha + by^\beta(\alpha\beta \neq 0)$化为一阶齐次方程$\frac{\mathrm{d}z}{\mathrm{d}x} = f\left(\frac{z}{x}\right)$,则$\alpha$,$\beta$应满足的条件是( ).

(A)$\frac{1}{\alpha} - \frac{1}{\beta} = 0$     (B)$\frac{1}{\alpha} + \frac{1}{\beta} = 1$

(C)$\frac{1}{\alpha} - \frac{1}{\beta} = -1$     (D)$\frac{1}{\alpha} - \frac{1}{\beta} = 1$

正确答案:C 你的答案: A 正确率:0%
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第5题 高等数学 单选题 题目链接

设$z = (x^2 + y^2)e^{x - y},g(x,y) = \frac{\partial^2 z}{\partial x^2} - \frac{\partial^2 z}{\partial y^2}$,区域$D = \{(x,y)\mid 0 < x < 1,0 < y < 1 - x\}$,在$D$内取两点$(x_1,y_1),(x_2,y_2)$,则$g(x_1,y_1)\leqslant g(x_2,y_2)$的一个充分条件为( ).

(A)$x_1 < x_2,y_1 < y_2$    (B)$x_1 < x_2,y_1 > y_2$

(C)$x_1 > x_2,y_1 < y_2$    (D)$x_1 > x_2,y_1 > y_2$

正确答案:A 你的答案: B 正确率:0%
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第6题 高等数学 单选题 题目链接

二次积分$\int_{0}^{1}\mathrm{d}y\int_{0}^{\sqrt{y}}f(x,y)\mathrm{d}x + \int_{1}^{\sqrt{2}}\mathrm{d}y\int_{0}^{\sqrt{2 - y^2}}f(x,y)\mathrm{d}x =$ ( ).

(A)$\int_{0}^{1}\mathrm{d}x\int_{0}^{x^2}f(x,y)\mathrm{d}y$    (B)$\int_{0}^{1}\mathrm{d}x\int_{x^2}^{\sqrt{2 - x^2}}f(x,y)\mathrm{d}y$

(C)$\int_{0}^{1}\mathrm{d}x\int_{\sqrt{2 - x^2}}^{\sqrt{x}}f(x,y)\mathrm{d}y$    (D)$\int_{0}^{1}\mathrm{d}x\int_{x^2}^{2 - x^2}f(x,y)\mathrm{d}y$

正确答案:B 你的答案: 正确 正确率:0%
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第7题 高等数学 单选题 题目链接

设摆线$\begin{cases} x=t-\sin t \\ y=1-\cos t \end{cases}(0 < t < \pi)$上任一点$P(x,y)$处的切线关于$x$轴的倾角为$\alpha$,则$\frac{\cos\alpha}{\sqrt{y}}$
$=(\ \ ).$

(A)$\sqrt{2}$ (B)$-\sqrt{2}$ (C)$-\frac{\sqrt{2}}{2}$ (D)$\frac{\sqrt{2}}{2}$

正确答案:D 你的答案: 正确 正确率:0%
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第8题 线性代数 单选题 题目链接

设$\boxed{\alpha}_{1}=\begin{pmatrix} 1 \\ 0 \\ 1 \end{pmatrix},\boxed{\alpha}_{2}=\begin{pmatrix} 1 \\ 2 \\ 1 \end{pmatrix},\boxed{\alpha}_{3}=\begin{pmatrix} 1 \\ -1 \\ a \end{pmatrix},\boxed{\alpha}_{4}=\begin{pmatrix} 1 \\ b \\ 1 \end{pmatrix}$. 若$\boxed{\alpha}_{4}$可由$\boxed{\alpha}_{1},\boxed{\alpha}_{2},\boxed{\alpha}_{3}$表示,但是$\boxed{\alpha}_{1}$不可由$\boxed{\alpha}_{2},\boxed{\alpha}_{3},$
$\boxed{\alpha}_{4}$表示,则( ).

(A)$a \neq 1$且$b \neq 2$   (B)$a \neq 1$且$b = 2$

(C)$a = 1$且$b \neq 2$   (D)$a = 1$且$b = 2$

正确答案:B 你的答案: 正确 正确率:0%
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第9题 线性代数 单选题 题目链接

设$A=(a_{ij})$为三阶非零矩阵,$A_{ij}$为$|A|$中$a_{ij}$的代数余子式,满足$a_{ij}=-A_{ij},1 \leqslant i \leqslant 3,$
$1 \leqslant j \leqslant 3$,$\boxed{\alpha},\boxed{\beta}$为任意3维列向量,$E$为三阶单位矩阵,给出下列结论:

① $\boxed{\alpha}^{\text{T}}A^{\text{T}}A\boxed{\alpha}=\|\boxed{\alpha}\|^{2}$;

② $[A\boxed{\alpha},A\boxed{\beta}]=[\boxed{\alpha},\boxed{\beta}]$;

③ 齐次线性方程组$(A+E)\boxed{x}=\boxed{0}$有非零解;

④ $\text{tr}(A^{2})=[\text{tr}(A)]^{2}$.

其中正确的选项是( ).

(A)①③ (B)②④ (C)①②③ (D)①②④

正确答案:C 你的答案: 正确 正确率:0%
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第10题 线性代数 单选题 题目链接

设$A,B$为三阶非零矩阵,$r(A)+r(B) \leqslant 3$,则下列说法正确的是( ).

(A)$\begin{pmatrix} A \\ B \end{pmatrix}\boxed{x}=\boxed{0}$与$A\boxed{x}=\boxed{0}$有公共非零解

(B)$\begin{pmatrix} A \\ B \end{pmatrix}\boxed{x}=\boxed{0}$与$B\boxed{x}=\boxed{0}$没有公共非零解

(C)$\begin{pmatrix} B \\ BA \end{pmatrix}\boxed{x}=\boxed{0}$与$B\boxed{x}=\boxed{0}$同解

(D)$\begin{pmatrix} A \\ BA \end{pmatrix}\boxed{x}=\boxed{0}$与$A\boxed{x}=\boxed{0}$同解

正确答案:D 你的答案: A 正确率:0%
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第11题 高等数学 综合题 题目链接

(填空题)$\lim\limits _{n→∞}∫_{0}^{1}\frac {\sqrt [n]{1+n\arctan x^{2}}}{1+x^{2}}dx=$______.

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评分及理由

(1)得分及理由(满分5分)

学生作答经过两次识别,第一次识别结果为图片内容无法提取,第二次识别结果为“1”。标准答案为 \(\frac{\pi}{4}\),学生的答案“1”与标准答案不符。

本题需要计算一个极限积分。正确的解题思路是:注意到当 \(n \to \infty\) 时,\(\sqrt[n]{1 + n \arctan x^2} \to e^{\lim_{n\to\infty} \frac{\ln(1+n\arctan x^2)}{n}} = e^0 = 1\),但这是被积函数点态的极限。然而,直接交换极限和积分顺序需要依据控制收敛定理等。更严谨的做法是,利用不等式 \(1 \le \sqrt[n]{1 + n \arctan x^2} \le \sqrt[n]{1 + n \cdot \frac{\pi}{2}}\),以及夹逼准则,可以证明极限号可以移到积分号内,从而极限等于 \(\int_0^1 \frac{1}{1+x^2} dx = \arctan x \big|_0^1 = \frac{\pi}{4}\)。

学生答案“1”可能是错误地计算了 \(\int_0^1 \frac{1}{1+x^2} dx\) 的结果(误以为等于1),或者是在取极限时忽略了被积函数在积分区间上的行为,直接得到了1。无论哪种情况,答案“1”在数值上不等于 \(\frac{\pi}{4}\),因此答案错误。

根据评分规则,本题为填空题,正确得5分,错误得0分。学生答案错误,故得0分。

题目总分:0分

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第12题 高等数学 综合题 题目链接

(填空题)已知函数$f(x)=(1+\sqrt {x})^{8}+(1-\sqrt {x})^{8}$,则$f^{(3)}(1)=$______.

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“-776”。标准答案是“384”。两者数值不同,且符号相反。因此,学生的答案错误。

本题要求计算函数 \( f(x) = (1+\sqrt{x})^8 + (1-\sqrt{x})^8 \) 在 \( x=1 \) 处的三阶导数 \( f^{(3)}(1) \)。

一种可行的解题思路是:将函数展开为 \( x \) 的幂级数形式。由于含有 \( \sqrt{x} \),可以令 \( t = \sqrt{x} \),则 \( f = (1+t)^8 + (1-t)^8 \)。展开后,奇次项会相互抵消,只留下偶次项,即 \( f = 2 \sum_{k=0}^{4} \binom{8}{2k} t^{2k} = 2 \sum_{k=0}^{4} \binom{8}{2k} x^{k} \)。因此,\( f(x) \) 实际上是 \( x \) 的一个4次多项式。对其求三阶导数,只有次数大于等于3的项才有贡献。计算后可得 \( f^{(3)}(1) = 384 \)。

学生答案“-776”与正确结果不符,属于计算错误或思路错误。根据评分规则,本题为填空题,答案错误则得0分。

因此,本题得分为:0分

题目总分:0=0分

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第13题 高等数学 综合题 题目链接

(填空题)$∫_{0}^{+∞}\frac {1}{\sqrt {x(x+2)^{3}}}dx=$______.

你的答案:


评分及理由

(1)得分及理由(满分5分)

学生两次识别结果均为 \(\frac{\pi}{2}\),而标准答案为 \(1\)。该积分的正确计算结果为 \(1\),学生的答案 \(\frac{\pi}{2}\) 是错误的。因此,本题得分为 0 分。

题目总分:0分

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第14题 高等数学 综合题 题目链接

(填空题)设$u=f(x^{2},2y,z^{3}),y=y(x)$和$z=z(x)$是由方程组$\left\{\begin{array}{l} y^{2}-2xy+yz^{2}=0,\\ x^{2}+y^{2}+z^{2}=3,\end{array}\right. $确定的两个函数,其中$y≠0,z>0$,则$\frac {du}{dx}|_{x=1}=$______.

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:$2f_{1}'-8f_{2}'+9f_{3}'$。

标准答案为:$2f_{1}'(1,2,1)-8f_{2}'(1,2,1)+9f_{3}'(1,2,1)$。

对比可知,学生答案中缺少了偏导数函数 $f_1', f_2', f_3'$ 在点 $(1,2,1)$ 处的取值标记。在本题的上下文中,$u$ 是 $x$ 的函数,最终 $\frac{du}{dx}|_{x=1}$ 应为一个具体的数值表达式,其中 $f_1', f_2', f_3'$ 作为三元函数 $f$ 的偏导函数,需要在由 $x=1$ 确定的点处取值。标准答案明确写出了这一点。

学生的答案仅给出了偏导函数的线性组合形式,没有指明这些偏导函数在哪个点计算,这在数学上是不完整的。根据题目要求,这是一个填空题,答案必须与标准答案在形式上完全一致(允许因识别导致的字符误写,但此处是缺少关键信息)。因此,该答案存在逻辑不完整的错误。

根据打分要求“逻辑错误扣分”,此答案不能给满分。

但是,需要结合“禁止扣分”规则进行判断。学生的答案结构(系数和偏导符号)与标准答案完全一致,仅缺少了自变量点 $(1,2,1)$。考虑到这是从图片中识别出的结果,存在识别过程中丢失下标或上标信息的可能性(例如,$(1,2,1)$ 可能被识别系统忽略或未能正确提取)。根据规则“主要判断核心逻辑是否正确”和“对于置信度低的回答,存在识别错误的可能性较高”,以及“对于所有错误需要扣分的地方,根据上下文判断是否为误写,若是误写则不扣分”,可以推断此处缺失的点坐标很可能是识别过程中的误写或遗漏,而非学生本意错误。因为如果学生不知道需要在点 $(1,2,1)$ 处取值,通常也无法正确计算出系数 $2, -8, 9$。

综合判断,学生的答案核心逻辑(链式法则的应用、隐函数求导得到导数关系、代入 $x=1$ 得到具体系数)是正确的,缺失的点坐标信息判定为识别误写,因此不扣分。

得分:5分。

题目总分:5分

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第15题 高等数学 综合题 题目链接

(填空题)设$D_{t}:x^{2}+y^{2}≤t^{2},(t>0)$,则$\lim\limits _{t→0^{+}}\frac {1}{\sqrt {1+2t^{2}}-1}∫_{D_{t}}^{0}e^{-\sqrt {x^{2}+y^{2}}}dσ=$______.

你的答案:


评分及理由

(1)得分及理由(满分5分)

学生两次识别结果均为“π”,与标准答案“π”完全一致。根据题目要求,本题为填空题,正确则给5分。因此,该题得分为5分。

题目总分:5分

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第16题 线性代数 综合题 题目链接

(填空题)二次型$f(x_{1},x_{2},x_{3})=2ax_{1}x_{2}+4x_{1}x_{3}-4x_{2}x_{3}$的正惯性指数为2,则a的取值范围为______.

你的答案:


评分及理由

(1)得分及理由(满分5分)

学生作答给出的答案是“[0, +∞)”,即 \( a \ge 0 \)。标准答案为 \( a > 0 \)。

我们需要分析二次型 \( f(x_1, x_2, x_3) = 2a x_1 x_2 + 4 x_1 x_3 - 4 x_2 x_3 \) 的正惯性指数为 2 时 \( a \) 的取值范围。首先写出其对应的矩阵: \[ A = \begin{pmatrix} 0 & a & 2 \\ a & 0 & -2 \\ 2 & -2 & 0 \end{pmatrix}. \] 正惯性指数为 2 意味着二次型有两个正特征值和一个负特征值(因为矩阵是 3 阶实对称矩阵,惯性指数之和为 3)。或者等价地,矩阵 \( A \) 有两个正特征值和一个负特征值。

我们可以计算特征值或利用顺序主子式分析。矩阵 \( A \) 的一阶顺序主子式 \( \Delta_1 = 0 \),二阶顺序主子式 \( \Delta_2 = \begin{vmatrix} 0 & a \\ a & 0 \end{vmatrix} = -a^2 \),三阶顺序主子式 \( \Delta_3 = \det(A) \)。

计算行列式: \[ \det(A) = 0 \cdot \begin{vmatrix} 0 & -2 \\ -2 & 0 \end{vmatrix} - a \cdot \begin{vmatrix} a & -2 \\ 2 & 0 \end{vmatrix} + 2 \cdot \begin{vmatrix} a & 0 \\ 2 & -2 \end{vmatrix}. \] 先算第二项: \[ \begin{vmatrix} a & -2 \\ 2 & 0 \end{vmatrix} = a \cdot 0 - (-2) \cdot 2 = 4, \] 所以 \(-a \cdot 4 = -4a\)。 再算第三项: \[ \begin{vmatrix} a & 0 \\ 2 & -2 \end{vmatrix} = a \cdot (-2) - 0 \cdot 2 = -2a, \] 所以 \( 2 \cdot (-2a) = -4a\)。 因此 \[ \det(A) = 0 - 4a - 4a = -8a. \] 即 \( \Delta_3 = -8a \)。

对于惯性指数 (2,1,0)(即两个正、一个负),矩阵是不定的。利用惯性定理和矩阵的定性条件,我们可以分析:

方法一:特征值符号。由于 \( \Delta_1 = 0 \),说明有一个特征值为 0。但正惯性指数为 2,负惯性指数应为 1,零惯性指数为 0(因为正惯性指数+负惯性指数=秩,这里秩应为 3,不能有零特征值)。所以实际上不能有特征值为 0,因此 \( \Delta_1 = 0 \) 并不意味着特征值为 0,因为顺序主子式为零不一定推出特征值为零,这里只是巧合主对角元全为零。

更可靠的方法是直接计算特征多项式。特征多项式为: \[ \det(\lambda I - A) = \begin{vmatrix} \lambda & -a & -2 \\ -a & \lambda & 2 \\ -2 & 2 & \lambda \end{vmatrix}. \] 按第一行展开: \[ = \lambda \begin{vmatrix} \lambda & 2 \\ 2 & \lambda \end{vmatrix} - (-a) \begin{vmatrix} -a & 2 \\ -2 & \lambda \end{vmatrix} + (-2) \begin{vmatrix} -a & \lambda \\ -2 & 2 \end{vmatrix}. \] 计算: \[ \begin{vmatrix} \lambda & 2 \\ 2 & \lambda \end{vmatrix} = \lambda^2 - 4. \] \[ \begin{vmatrix} -a & 2 \\ -2 & \lambda \end{vmatrix} = (-a)\lambda - 2 \cdot (-2) = -a\lambda + 4. \] \[ \begin{vmatrix} -a & \lambda \\ -2 & 2 \end{vmatrix} = (-a)\cdot 2 - \lambda \cdot (-2) = -2a + 2\lambda. \] 代入: \[ \det(\lambda I - A) = \lambda(\lambda^2 - 4) + a(-a\lambda + 4) - 2(-2a + 2\lambda) \\ = \lambda^3 - 4\lambda - a^2\lambda + 4a + 4a - 4\lambda \\ = \lambda^3 - (a^2 + 8)\lambda + 8a. \] 所以特征多项式为: \[ P(\lambda) = \lambda^3 - (a^2+8)\lambda + 8a. \] 正惯性指数为 2 意味着多项式有两个正根和一个负根(所有根均为实数,因为实对称矩阵)。三次多项式有三个实根的条件可由判别式等给出,但这里更简单的方法是利用韦达定理:设三个根为 \( \lambda_1, \lambda_2, \lambda_3 \),则: \[ \lambda_1 + \lambda_2 + \lambda_3 = 0 \quad (\text{三次项系数为1,二次项系数0}), \\ \lambda_1\lambda_2 + \lambda_1\lambda_3 + \lambda_2\lambda_3 = -(a^2+8), \\ \lambda_1\lambda_2\lambda_3 = -8a. \] 正惯性指数为 2,负惯性指数为 1,所以假设 \( \lambda_1>0, \lambda_2>0, \lambda_3<0 \)。则乘积 \( \lambda_1\lambda_2\lambda_3 < 0 \),即 \( -8a < 0 \),所以 \( a > 0 \)。同时,还需要保证两个正根一个负根确实出现,这需要多项式在正负区间有相应符号变化,但 \( a>0 \) 时,\( P(0)=8a>0 \),\( P(-\infty)\to -\infty \),所以有一个负根;\( P(+\infty)\to +\infty \),且由于 \( P(0)>0 \),要得到两个正根,需要 \( P(\lambda) \) 在某个正数处为负,这要求极小值点为正且小于另一个正根?实际上,对三次函数 \( \lambda^3 - (a^2+8)\lambda + 8a \),求导 \( 3\lambda^2 - (a^2+8) \),极值点在 \( \lambda = \pm\sqrt{(a^2+8)/3} \)。极小值在 \( \lambda = \sqrt{(a^2+8)/3} \) 处(因为二阶导为正),该极小值为: \[ \left(\sqrt{\frac{a^2+8}{3}}\right)^3 - (a^2+8)\sqrt{\frac{a^2+8}{3}} + 8a = \frac{(a^2+8)^{3/2}}{3\sqrt{3}} - \frac{(a^2+8)^{3/2}}{\sqrt{3}} + 8a \\ = \frac{(a^2+8)^{3/2}}{3\sqrt{3}} - \frac{3(a^2+8)^{3/2}}{3\sqrt{3}} + 8a = -\frac{2(a^2+8)^{3/2}}{3\sqrt{3}} + 8a. \] 要使得有两个正根,极小值必须小于 0,即: \[ 8a < \frac{2(a^2+8)^{3/2}}{3\sqrt{3}}. \] 两边平方(正数)得: \[ 64a^2 < \frac{4(a^2+8)^3}{27}. \] 化简:\( 432a^2 < (a^2+8)^3 \)。当 \( a>0 \) 时,这个不等式是否恒成立?检验 \( a=1 \):左边 432,右边 \( 9^3=729 \),成立。\( a \) 很大时,左边 ~432a^2,右边 ~a^6,显然成立。所以 \( a>0 \) 时极小值小于 0,且 \( P(0)>0 \),所以确实有两个正根一个负根。

若 \( a=0 \),则特征多项式为 \( \lambda^3 - 8\lambda = \lambda(\lambda^2-8) \),根为 \( 0, \pm\sqrt{8} \),正惯性指数为 1(一个正根 \( \sqrt{8} \),一个零根,一个负根 \( -\sqrt{8} \)),不符合题意。若 \( a<0 \),则 \( \lambda_1\lambda_2\lambda_3 = -8a >0 \),三个根要么全正,要么两负一正。全正时和为 0 不可能(除非全零),所以只能是两负一正,即正惯性指数为 1,不符合。

因此,正确答案是 \( a>0 \)。学生答案 \( [0, +\infty) \) 包含了 \( a=0 \),而 \( a=0 \) 时正惯性指数为 1,不满足条件。因此学生的答案错误。

根据评分规则,本题为填空题,只有答案完全正确才给 5 分,否则 0 分。学生答案与标准答案不符,故得 0 分。

题目总分:0分

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第17题 高等数学 综合题 题目链接

(本题满分10分)计算\(\int \frac{\mathrm{e}^{x} \sqrt{\mathrm{e}^{x}-1}}{\left(\mathrm{e}^{x}+3\right)^{2}} \mathrm{~d} x\).

你的答案:


评分及理由

(1)得分及理由(满分10分)

学生作答提供了两次识别结果。第一次识别结果中,过程存在多处逻辑错误和计算错误,例如:在分部积分后得到的表达式与标准答案不符,后续的代数变形(如分解为1/4和1/8的系数)没有合理依据,且最终结果 \(\frac{1}{\sqrt{2}}\arctan\sqrt{\frac{e^x-1}{2}}\) 与标准答案 \(\frac{1}{2}\arctan\frac{\sqrt{e^x-1}}{2}\) 不一致,因此第一次识别结果不能得分。

第二次识别结果步骤详细,思路清晰:先令 \(e^x = t\) 进行换元,然后对积分 \(\int \frac{\sqrt{t-1}}{(t+3)^2} dt\) 使用分部积分。这一步与标准答案解法一、二的思路本质一致(标准答案直接对原式分部积分,学生先换元再分部积分,等价)。

关键错误出现在分部积分后的处理:学生得到: \[ -\frac{\sqrt{t - 1}}{t + 3}+\frac{1}{2}\int\frac{1}{(t + 3)\sqrt{t - 1}}dt \] 这一步是正确的。但接下来对 \(\frac{1}{2}\int\frac{1}{(t + 3)\sqrt{t - 1}}dt\) 的变形出现严重逻辑错误。学生写道: \[ \frac{1}{2}\int\frac{1}{(t + 3)\sqrt{t - 1}}dt = \frac{1}{8}\int\frac{1}{\sqrt{t - 1}}dt - \frac{1}{8}\int\frac{\sqrt{t - 1}}{t + 3}dt \] 这个等式不成立。通过简单验证(例如令 \(t=2\) 代入两边被积函数)可知两边不相等。这个错误的代数变形导致了后续所有计算偏离正确方向。

尽管后续的换元 \(\sqrt{t-1}=u\) 和积分计算在自身错误的表达式基础上是连贯的,但由于核心步骤存在根本性的逻辑错误,整个解答过程无法得到正确结果。最终答案 \(\frac{1}{\sqrt{2}}\arctan\sqrt{\frac{e^x-1}{2}}+C\) 也与标准答案不符。

考虑到题目考察不定积分计算,核心是得到正确原函数。学生的解题思路(换元+分部积分)开头正确,但关键变形步骤出现原则性错误,导致结果错误。根据评分要求,对于有逻辑错误的答案不能给满分。因此,扣除大部分分数。

得分:2分(给予思路开头正确的部分分数)。

题目总分:2分

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第18题 高等数学 综合题 题目链接

(本题满分12分)设\(f(x)\)为\([a,b]\)上的连续单调增加函数
\(F(x)=\left\{\begin{array}{ll}
\frac{1}{x-a} \int_{a}^{x} f(t) \mathrm{d} t, & x \in(a, b], \\
f(a), & x=a,
\end{array}\right.\)

证明:(Ⅰ)\(F(x)\)为\([a,b]\)上的连续函数;

(Ⅱ)\(F(x)\)为\([a,b]\)上的单调增加函数.

你的答案:


评分及理由

(Ⅰ)得分及理由(满分6分)

学生正确使用了洛必达法则或积分中值定理(本质相同)计算了 \(\lim_{x \to a^+} F(x) = f(a) = F(a)\),从而证明了 \(F(x)\) 在 \(x=a\) 处右连续。结合 \(F(x)\) 在 \((a, b]\) 上的连续性(由积分上限函数性质保证),得出 \(F(x)\) 在 \([a, b]\) 上连续。思路和结论完全正确。
得分:6分

(Ⅱ)得分及理由(满分6分)

学生证明的主要思路是计算导数并判断其正负。对于 \(x \in (a, b]\),学生正确写出了 \(F'(x)\) 的表达式,并试图使用积分中值定理将 \(\int_a^x f(t)dt\) 替换为 \(f(\xi)(x-a)\)。这一步在逻辑上存在瑕疵:积分中值定理要求被积函数连续,这里 \(f\) 连续,所以 \(\int_a^x f(t)dt = f(\xi)(x-a)\) 成立,\(\xi \in (a, x)\)。由 \(f\) 单调增加,得到 \(f(x) > f(\xi)\),从而推出 \(F'(x) > 0\)。这个推理过程是有效的,虽然标准答案使用了更直接的积分放缩,但学生的方法也是正确的。
然而,学生在证明 \(F'(a) > 0\) 时,试图用导数定义和积分中值定理进行计算:\(\lim_{x \to a} \frac{F(x)-F(a)}{x-a} = \lim_{x \to a} \frac{f(\eta)(x-a) - f(a)(x-a)}{(x-a)^2}\)。这里存在一个关键错误:当使用积分中值定理于分子 \(\int_a^x f(t)dt\) 时,得到的是 \(f(\eta)(x-a)\),其中 \(\eta \in (a, x)\)。因此分子变为 \(f(\eta)(x-a) - f(a)(x-a) = (f(\eta)-f(a))(x-a)\)。极限式成为 \(\lim_{x \to a} \frac{f(\eta)-f(a)}{x-a}\)。由于 \(\eta\) 依赖于 \(x\) 且 \(\eta \in (a, x)\),这个极限并不直接等于 \(f'(a)\)(题目未给出 \(f\) 可导的条件),也无法直接由 \(f\) 单调增加推出其大于0。实际上,由 \(f\) 单调增加和 \(\eta > a\),只能得到 \(f(\eta) \ge f(a)\),因此 \(f(\eta)-f(a) \ge 0\),但分母 \(x-a > 0\),所以整个分式 \(\ge 0\)。要严格证明 \(F'(a) > 0\) 需要更细致的分析(或利用(Ⅰ)中已证的连续性及 \(F'(x)>0\) 对 \(x>a\) 成立来推断)。学生此处的推理不严谨,存在逻辑跳跃。
考虑到题目要求证明 \(F(x)\) 在 \([a,b]\) 上单调增加,而学生正确证明了在 \((a,b]\) 上 \(F'(x)>0\),且 \(F(x)\) 在 \(a\) 点连续。一个完整的证明可以由此结合连续函数的性质完成(例如,对任意 \(a \le x_1 < x_2 \le b\),若 \(x_1=a\),则由连续性及 \(F(x_2)>F(x)\) 对 \(x\) 靠近 \(a^+\) 成立可推得 \(F(a) \le F(x_2)\),再结合严格单调性)。学生额外计算 \(F'(a)\) 的尝试虽然方向正确但论证有缺陷。根据评分标准“逻辑错误扣分”,此处应扣分。
扣分: 证明 \(F'(a)>0\) 的部分论证不严谨,属于逻辑错误。鉴于该部分并非证明单调性的唯一或必要途径(且主要结论已通过 \(F'(x)>0 (x>a)\) 和连续性可得),扣2分。
得分:4分

题目总分:6+4=10分

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第19题 高等数学 综合题 题目链接

(本题满分12分)求函数\(f(x, y)=x^{3}+y^{3}-3 x-3 y+3 x y\)的极值.

你的答案:


评分及理由

(1)得分及理由(满分12分)

学生作答整体思路正确,完整地完成了求偏导数、解方程组找驻点、计算二阶偏导数、利用判别式判断极值类型并计算极值的过程。具体分析如下:

  • 一阶偏导数计算正确,驻点求解正确(共四个)。
  • 二阶偏导数计算正确。
  • 在利用判别式 \(AC - B^2\) 判断极值时,学生的判别式写法为 \(AC - B^2\),这与标准答案的 \(B^2 - AC\) 仅相差一个符号,但判断逻辑完全等价(即通过其正负和A的符号判断)。学生正确地计算了各点的判别式值并给出了正确的结论。
  • 对于两个非极值点 \((1,0)\) 和 \((0,1)\),学生判断正确(判别式小于0)。
  • 对于两个极值点,学生正确判断了极小值点和极大值点,并计算出了正确的极值。
  • 在第二次识别结果中,学生详细列出了计算过程,逻辑清晰。

因此,该答案在核心逻辑、计算过程和最终结论上均无错误,应得满分。

题目总分:12分

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第20题 高等数学 综合题 题目链接

(本题满分12分)设\(D=\left\{(x, y) \mid x^{2}+y^{2} \leqslant \frac{\pi^{2}}{16}, x \geqslant 0, y \geqslant 0\right\}\),计算二重积分
\(\iint_{D} \frac{\ln \left(1+\tan \sqrt{x^{2}+y^{2}}\right)}{\sqrt{x^{2}+y^{2}}} \mathrm{~d} \sigma\).

你的答案:


评分及理由

(1)得分及理由(满分12分)

学生作答提供了两次识别结果。第一次识别结果在极坐标变换时出现了关键错误:将角度θ的积分范围错误地设为0到2π,而题目中区域D是第一象限内的扇形(x≥0, y≥0),因此正确的θ范围应为0到π/2。这个错误导致后续计算中多了一个因子2(2π vs π/2),属于逻辑错误。虽然后续换元积分思路正确,但基于错误的初始变换,最终结果错误。

第二次识别结果与第一次在核心步骤上完全一致,同样存在角度积分范围错误(0≤θ≤2π),因此同样存在上述逻辑错误。

根据打分要求,对于逻辑错误需要扣分。本题主要考察极坐标变换的准确应用和对称性技巧。学生的主要错误在于对积分区域D的判断失误,这是一个根本性的逻辑错误,导致整个计算过程建立在错误的基础上。因此,不能给予满分。

考虑到学生后续的积分计算技巧(如利用r=π/4 - x的换元)运用正确,思路有可取之处,但起始错误严重。扣分应主要针对区域判断和极坐标设置错误。给予部分分数。

得分:4分(满分12分)。扣分理由:极坐标变换中角度积分限设置错误(应为0到π/2,误为0到2π),导致结果整体错误。后续计算技巧正确,给予一定的步骤分。

题目总分:4分

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第21题 高等数学 综合题 题目链接

(本题满分12分)设函数$f(x)$在$(-\infty,+\infty)$上二阶可导,

(Ⅰ)证明$f''(x)\geqslant 0$的充要条件是对任意的$h,x\in(-\infty,+\infty)$都有
$$f(x+h)-2f(x)+f(x-h)\geqslant 0.$$

(Ⅱ)若$(x_0,f(x_0))$是曲线$y=f(x)$的拐点,证明$f''(x_0)=0$.

你的答案:


评分及理由

(Ⅰ)得分及理由(满分6分)

学生答案得分为0分。

理由:

  1. 必要性证明缺失。学生没有证明当 \( f''(x) \geq 0 \) 时,对任意 \( h, x \) 都有 \( f(x+h)-2f(x)+f(x-h) \geq 0 \)。
  2. 充分性证明存在严重逻辑错误。学生从不等式出发,通过代数变形得到 \( \frac{f(x+h)-f(x)}{h} - \frac{f(x-h)-f(x)}{-h} \geq 0 \),并声称由此可得 \( f(x) \) 在 \( (-\infty, +\infty) \) 上单调递增,从而 \( f''(x) \geq 0 \)。这个推理是完全错误的。首先,表达式 \( \frac{f(x+h)-f(x)}{h} - \frac{f(x-h)-f(x)}{-h} \) 并不是一个标准的差商形式,其极限与二阶导数没有直接关系。其次,从该不等式无法推出 \( f(x) \) 单调递增,更无法推出 \( f''(x) \geq 0 \)。充分性的正确证明应利用极限定义和保号性,如标准答案所示。
  3. 学生的论证思路与标准答案完全不同,且核心逻辑错误,因此不能得分。

(Ⅱ)得分及理由(满分6分)

学生答案得分为2分。

理由:

  1. 学生正确指出了拐点的定义与 \( f'(x) \) 单调性变化有关,并假设了 \( x < x_0 \) 时 \( f'(x) \) 单调递减(即 \( f''(x) < 0 \)),\( x > x_0 \) 时 \( f'(x) \) 单调递增(即 \( f''(x) > 0 \))。这部分思路正确,得2分。
  2. 但是,后续推理存在严重错误。学生说“因此 \( f(x) \) 在 \( x = x_0 \) 处的二阶导存在。\( f''(x_0 - \delta) = f''(x_0 + \delta) \),证得 \( f''(x_0) = 0 \)”。这个推理过程不成立。从 \( f''(x) \) 在 \( x_0 \) 两侧异号,不能直接得出 \( f''(x_0 - \delta) = f''(x_0 + \delta) \),这个等式没有根据。正确的证明应利用 \( f''(x) \) 在 \( x_0 \) 处的连续性(由二阶可导保证)以及两侧符号相反,由介值定理或极限性质推出 \( f''(x_0) = 0 \)。学生未能给出严密的论证,因此扣4分。

题目总分:0+2=2分

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第22题 线性代数 综合题 题目链接

(本题满分12分)已知二次型$f(x_1,x_2,x_3)=2x_1^2+2x_2^2+ax_3^2-2x_1x_2+2x_1x_3-2x_2x_3$,其矩阵为$\boldsymbol{A}$,$\boldsymbol{\alpha}=\begin{pmatrix}1\\b\\1\end{pmatrix}$是矩阵$\boldsymbol{A}$对应特征值$\lambda$的一个特征向量$(b<0)$.

(Ⅰ)求$a,b,\lambda$;

(Ⅱ)求正交变换$\boldsymbol{x}=\boldsymbol{Qy}$,将二次型$f(x_1,x_2,x_3)$化为标准型,并写出相应的标准型;

(Ⅲ)求$f(x_1,x_2,x_3)$在$\boldsymbol{x}^\text{T}\boldsymbol{x}=1$的条件下的最小值.

你的答案:


评分及理由

(1)得分及理由(满分4分)

学生正确写出矩阵A,并利用特征方程Aα=λα建立方程组,得到a=2,b=2或b=-1,根据b<0舍去b=2,最终得到a=2,b=-1,λ=4。过程与标准答案一致,计算无误。得4分。

(2)得分及理由(满分6分)

学生正确计算特征多项式并得到特征值λ1=λ2=1, λ3=4。对于λ=1,正确求出两个线性无关的特征向量,并进行了施密特正交化和单位化(尽管在正交化过程中β2的表达式未完全化简,但最终给出的正交矩阵Q与标准答案一致)。对于λ=4,正确利用已知特征向量并单位化。最终给出正交变换矩阵和标准型均正确。过程完整,结果正确。得6分。

(3)得分及理由(满分2分)

学生正确利用正交变换下x^Tx=y^Ty=1,并将f表示为y1^2+y2^2+4y3^2,通过放缩得到f≥1,并指出当y3=0时取最小值1。思路与标准答案等价,结论正确。得2分。

题目总分:4+6+2=12分

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