2014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

02: 33: 05
答题卡
得分 91/150
答对题目数 7/23
评价

答题情况分析报告

正确: 7
错误: 16
未答: 0
总分: 91/150
正确率 30.4%
第1题 高等数学2 单选题 题目链接

当 \( x \to 0^{+} \) 时,若 \( \ln^{\alpha}(1 + 2x) \),\( (1 - \cos x)^{\frac{1}{\alpha}} \) 均是比 \( x \) 高阶的无穷小量,则 \( \alpha \) 的取值范围是(  )

(A)\( (2, +\infty) \). 

(B)\( (1, 2) \). 

(C)\( \left( \frac{1}{2}, 1 \right) \). 

(D)\( \left( 0, \frac{1}{2} \right) \).

正确答案:B 你的答案: 正确 正确率:82%
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第2题 高等数学2 单选题 题目链接

下列曲线中有渐近线的是( )

(A) \(y = x + \sin x\)

(B) \(y = x^2 + \sin x\)

(C) \(y = x + \sin \frac{1}{x}\)

(D) \(y = x^2 + \sin \frac{1}{x}\)

正确答案:C 你的答案: 正确 正确率:86%
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第3题 高等数学2 单选题 题目链接

设函数\(f(x)\)具有2阶导数,\(g(x) = f(0)(1 - x) + f(1)x\),则在区间\([0, 1]\)上,(  ) 

(A)当\(f'(x) \geq 0\)时,\(f(x) \geq g(x)\). 

(B)当\(f'(x) \geq 0\)时,\(f(x) \leq g(x)\). 

(C)当\(f''(x) \geq 0\)时,\(f(x) \geq g(x)\). 

(D)当\(f''(x) \geq 0\)时,\(f(x) \leq g(x)\). 

正确答案:D 你的答案: 正确 正确率:92%
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第4题 高等数学2 单选题 题目链接

曲线\(\begin{cases}x = t^2 + 7\\y = t^2 + 4t + 1\end{cases}\)上对应于\(t = 1\)的点处的曲率半径是( ) 

(A) \(\frac{\sqrt{10}}{50}\)       (B) \(\frac{\sqrt{10}}{100}\)       (C) \(10\sqrt{10}\)       (D) \(5\sqrt{10}\) 

正确答案:C 你的答案: B 正确率:77%
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第5题 高等数学2 单选题 题目链接

设函数 \( f(x)=\arctan x \)。若 \( f(x)=xf'(\xi) \),则 \( \lim\limits_{x \to 0}\frac{\xi^2}{x^2}= \)() 

(A) 1.       (B) \( \frac{2}{3} \).       (C) \( \frac{1}{2} \).       (D) \( \frac{1}{3} \).

正确答案:D 你的答案: 正确 正确率:86%
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第6题 高等数学2 单选题 题目链接

设函数 \(u(x,y)\) 在有界闭区域 D 上连续,在 D 的内部具有2阶连续偏导数,且满足 \(\frac{\partial^{2} u}{\partial x \partial y} \neq0\) 及 \(\frac{\partial^{2} u}{\partial x^{2}}+\frac{\partial^{2} u}{\partial y^{2}}=0\) ,则

(A) \(u(x,y)\) 的最大值和最小值都在 D 的边界上取得

(B) \(u(x,y)\) 的最大值和最小值都在 D 的内部上取得

(C) \(u(x, y)\) 的最大值在 D 的内部取得,最小值在 D 的边界上取得

(D) \(u(x,y)\) 的最小值在 D 的内部取得,最大值在 D 的边界上取得

正确答案:A 你的答案: 正确 正确率:88%
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第7题 线性代数2 单选题 题目链接

行列式\(\begin{vmatrix}0&a&b&0\\a&0&0&b\\0&c&d&0\\c&0&0&d\end{vmatrix} = (\quad)\)

\((A)(ad - bc)^2\).  \((B)-(ad - bc)^2\).  \((C)a^2d^2 - b^2c^2\).  \((D)b^2c^2 - a^2d^2\)  。

正确答案:B 你的答案: 正确 正确率:79%
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第8题 线性代数2 单选题 题目链接

设 \(\alpha_{1}\) ,\(\alpha_{2}\) ,\(\alpha_{3}\) 均为3维向量,则对任意常数k,l,向量组 \(\alpha_{1}+k \alpha_{3}\) ,\(\alpha_{2}+l \alpha_{3}\) 线性无关是向量组 \(\alpha_{1}\) ,\(\alpha_{2}\) ,\(\alpha_{3}\) 线性无关的

(A)必要非充分条件

(B)充分非必要条件

(C)充分必要条件

(D)既非充分也非必要条件

正确答案:A 你的答案: 正确 正确率:50%
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第9题 高等数学2 综合题 题目链接

(填空题)\(\int_{-\infty}^{1} \frac{1}{x^{2}+2 x+5} d x=\)

你的答案:

3π/8


评分及理由

(1)得分及理由(满分4分)

学生作答内容为“3π/8”,这与标准答案 \(\frac{3}{8} \pi\) 在数学上完全等价。题目要求计算一个反常积分,学生给出了正确的数值结果。虽然作答中未展示计算过程,但作为填空题,仅要求填写最终结果。学生的答案正确无误,因此应给予满分。

题目总分:4分

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第10题 高等数学2 综合题 题目链接

(填空题)设 \(f(x)\) 是周期为4的可导奇函数,且 \(f'(x)=2(x-1)\) ,\(x \in[0,2]\) ,则 \(f(7)=\)

你的答案:

1


评分及理由

(1)得分及理由(满分4分)

学生给出的答案为“1”,与标准答案一致。

理由:题目已知 \(f(x)\) 是周期为4的可导奇函数,且 \(f'(x)=2(x-1)\),\(x \in[0,2]\)。
1. 由 \(f'(x)=2(x-1)\) 在 \([0,2]\) 上积分,得 \(f(x) = x^2 - 2x + C\),其中 \(C\) 为积分常数。
2. 由于 \(f(x)\) 是奇函数,有 \(f(0)=0\)。代入得 \(0 = 0 - 0 + C\),故 \(C=0\)。因此在 \([0,2]\) 上,\(f(x)=x^2-2x\)。
3. 函数周期为4,所以 \(f(7) = f(7-4\times2) = f(-1)\)。
4. 再由 \(f(x)\) 是奇函数,得 \(f(-1) = -f(1)\)。
5. 计算 \(f(1) = 1^2 - 2\times1 = -1\),所以 \(f(7) = -f(1) = 1\)。

学生答案正确,得满分4分。

题目总分:4分

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第11题 高等数学2 综合题 题目链接

(填空题)设 \(z=z(x, y)\) 是由方程 \(e^{2 y z}+x+y^{2}+z=\frac{7}{4}\) 确定的函数,求 \(d z|_{(\frac{1}{2}, \frac{1}{2})}=\)

你的答案:

-1/2dx-1/2dy


评分及理由

(1)得分及理由(满分4分)

学生答案为:\(-\frac{1}{2}dx - \frac{1}{2}dy\)。

标准答案为:\(-\frac{1}{2}(dx + dy)\)。

两者在数学上是完全等价的,因为 \(-\frac{1}{2}dx - \frac{1}{2}dy = -\frac{1}{2}(dx + dy)\)。

该答案正确表达了函数 \(z(x, y)\) 在点 \((\frac{1}{2}, \frac{1}{2})\) 处的全微分。

因此,本题得分为满分 4 分。

题目总分:4分

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第12题 高等数学2 综合题 题目链接

(填空题)曲线 L 的极坐标方程是 \(r=\theta\) ,则 L 在点 \((r, \theta)=\left(\frac{\pi}{2}, \frac{\pi}{2}\right)\) 处的切线的直角坐标方程是

你的答案:

y+(2/π)x+(π/2)


评分及理由

(1)得分及理由(满分4分)

学生给出的答案为:\(y + \frac{2}{\pi}x + \frac{\pi}{2}\)。

标准答案为:\(y = -\frac{2}{\pi}x + \frac{\pi}{2}\)。

对比两者:

  1. 学生答案的等号缺失,形式上是一个表达式而非方程。
  2. 学生答案中 \(x\) 的系数为 \(+\frac{2}{\pi}\),而标准答案为 \(-\frac{2}{\pi}\),符号错误。
  3. 学生答案的常数项为 \(+\frac{\pi}{2}\),与标准答案一致。

在解析几何中,直线方程必须表示为等式(如 \(y = kx + b\) 或 \(Ax + By + C = 0\))。学生给出的表达式 \(y + \frac{2}{\pi}x + \frac{\pi}{2}\) 可以理解为 \(y + \frac{2}{\pi}x + \frac{\pi}{2} = 0\),但这与标准答案 \(y = -\frac{2}{\pi}x + \frac{\pi}{2}\) 移项后得到的 \(y + \frac{2}{\pi}x - \frac{\pi}{2} = 0\) 在常数项符号上仍然不同。更重要的是,学生答案中 \(x\) 的系数符号与标准答案相反,这是一个根本性的计算错误。

该错误源于极坐标曲线切线斜率计算错误或直角坐标转换错误。根据极坐标切线斜率公式 \(\frac{dy}{dx} = \frac{r'(\theta)\sin\theta + r(\theta)\cos\theta}{r'(\theta)\cos\theta - r(\theta)\sin\theta}\),对于 \(r=\theta\),在 \(\theta = \pi/2\) 处,\(r=\pi/2, r'=1\),代入计算可得斜率为 \(-\frac{2}{\pi}\)。学生答案中的正号表明其计算过程存在逻辑错误。

因此,学生的答案在关键的计算结果(斜率符号)上错误,且方程形式不完整。根据填空题的严格评分标准,答案错误,得0分。

题目总分:0分

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第13题 高等数学2 综合题 题目链接

(填空题)一根长为1的细棒位于 x 轴的区间[0,1]上,若其线密度 \(\rho(x)=-x^{2}+2 x+1\) ,则该细棒的质心坐标 \(\bar{x}=\)

你的答案:


评分及理由

(1)得分及理由(满分4分)

学生两次识别结果均为 \(1-\frac{\sqrt{3}}{3}\),与标准答案 \(\frac{11}{20}\) 不符。

质心坐标 \(\bar{x}\) 的计算公式为 \(\bar{x} = \frac{\int_{0}^{1} x \rho(x) \, dx}{\int_{0}^{1} \rho(x) \, dx}\)。代入线密度 \(\rho(x) = -x^2 + 2x + 1\) 进行计算:

  • 总质量 \(M = \int_{0}^{1} (-x^2 + 2x + 1) \, dx = \left[ -\frac{x^3}{3} + x^2 + x \right]_{0}^{1} = -\frac{1}{3} + 1 + 1 = \frac{5}{3}\)。
  • 关于原点的静矩 \(M_y = \int_{0}^{1} x(-x^2 + 2x + 1) \, dx = \int_{0}^{1} (-x^3 + 2x^2 + x) \, dx = \left[ -\frac{x^4}{4} + \frac{2x^3}{3} + \frac{x^2}{2} \right]_{0}^{1} = -\frac{1}{4} + \frac{2}{3} + \frac{1}{2} = \frac{11}{12}\)。
  • 因此,质心 \(\bar{x} = \frac{11/12}{5/3} = \frac{11}{12} \times \frac{3}{5} = \frac{11}{20}\)。

学生答案 \(1-\frac{\sqrt{3}}{3} \approx 0.4226\),而 \(\frac{11}{20}=0.55\),两者数值不同。学生的答案中出现了 \(\sqrt{3}\),这在积分多项式函数时不会产生,表明其计算过程存在根本性的逻辑或计算错误,并非由简单的字符误写(如1和7混淆)导致。因此,该答案为错误。

根据评分要求,答案错误得0分。

题目总分:0分

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第14题 线性代数2 综合题 题目链接

(填空题)设二次型 \(f\left(x_{1}, x_{2}, x_{3}\right)=x_{1}^{2}-x_{2}^{2}+2 a x_{1} x_{3}+4 x_{2} x_{3}\) 的负惯性指数为1,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4分)

学生作答的两次识别结果均为“-2 ≤ a ≤ 2”,这与标准答案“[-2,2]”在数学意义上完全等价。根据打分要求,思路正确不扣分。虽然答案的书写形式(不等式与区间)与标准答案不完全一致,但这属于表达方式的差异,核心逻辑完全正确。因此,本题得分为4分。

题目总分:4分

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第15题 高等数学2 综合题 题目链接

(本题满分10分)

求极限 \(\lim _{x \to+\infty} \frac{\int_{1}^{x}\left[t^{2}\left(e^{\frac{1}{t}}-1\right)-t\right] d t}{x^{2} \ln \left(1+\frac{1}{x}\right)}\)

你的答案:


评分及理由

(1)得分及理由(满分10分)

学生作答提供了两次识别结果,内容基本一致,均给出了正确的解题思路和最终答案。具体分析如下:

  1. 等价无穷小替换:学生正确地将分母中的 \(\ln(1+\frac{1}{x})\) 替换为 \(\frac{1}{x}\),这是当 \(x \to +\infty\) 时的标准等价无穷小替换。此步骤正确。
  2. 应用洛必达法则:学生识别出变形后的极限为 \(\frac{\infty}{\infty}\) 型,并应用洛必达法则,对分子求导(利用变上限积分求导公式)得到分子导数为 \(x^2(e^{\frac{1}{x}}-1)-x\),分母导数为1。此步骤逻辑正确。
  3. 计算极限:学生通过泰勒展开(或等价无穷小)计算 \(\lim_{x \to +\infty} [x^2(e^{\frac{1}{x}}-1)-x]\)。将 \(e^{\frac{1}{x}}\) 展开为 \(1 + \frac{1}{x} + \frac{1}{2x^2} + o(\frac{1}{x^2})\),代入后化简得到极限值为 \(\frac{1}{2}\)。计算过程正确。

学生的解题过程与标准答案的核心逻辑完全一致,最终答案正确。虽然在第一次识别结果中,表述“因为\(\lim_{t \to +\infty} t^{2}(e^{\frac{1}{t}} - 1) - t = +0\)”的写法不够严谨(极限应为0,而非“+0”),且“由泰勒展开式得:”后面的表达式书写有笔误(如 \(o(x^2)\) 应为 \(o(\frac{1}{x^2})\)),但根据“禁止扣分”原则,这些属于识别误差或笔误,不影响核心逻辑,因此不扣分。

第二次识别结果表述更为清晰和完整,且无逻辑错误。

综上,该题作答正确,得满分10分。

题目总分:10分

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第16题 高等数学2 综合题 题目链接

(本题满分10分)

已知函数 \(y=y(x)\) 满足微分方程 \(x^{2}+y^{2} y'=1-y'\) ,且 \(y(2)=0\) ,求 \(y(x)\) 的极大值与极小值

你的答案:


评分及理由

(1)得分及理由(满分10分)

学生作答整体正确,思路清晰,步骤完整。具体分析如下:

  • 正确将原方程整理为可分离变量形式 \((y^2+1)dy = (1-x^2)dx\),并积分得到隐式通解 \(\frac{1}{3}y^3 + y = x - \frac{1}{3}x^3 + C\)。
  • 正确利用初始条件 \(y(2)=0\) 求出常数 \(C = \frac{2}{3}\)。
  • 正确通过对隐式方程两边求导得到 \(y' = \frac{1-x^2}{1+y^2}\),并令 \(y'=0\) 得到驻点 \(x = \pm 1\)。
  • 正确分析 \(y'\) 的符号:当 \(x<-1\) 或 \(x>1\) 时 \(y'<0\),当 \(-10\),从而判定 \(x=-1\) 处取得极小值,\(x=1\) 处取得极大值。
  • 正确将 \(x=\pm 1\) 代入隐式方程 \(y^3+3y=3x-x^3+2\) 求出对应的函数值 \(y(1)=1\),\(y(-1)=0\)。

学生作答中有一处小瑕疵:在单调性分析中,学生写的是“当 \(-1 \leqslant x \leqslant 1\) 时,\(y' \geqslant 0\)”,这包括了等号。严格来说,在驻点 \(x=\pm 1\) 处 \(y'=0\),所以区间内部应为 \(y'>0\)。但考虑到学生后续极值判断正确,且此表述不影响最终结论,根据“思路正确不扣分”的原则,不因此扣分。

因此,本题作答完全正确,得满分10分。

题目总分:10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)

设有区域 \(D=\{(x, y) | 1 \leq x^{2}+y^{2} \leq 4, x \geq 0, y \geq 0\}\) ,计算 \(\iint_{D} \frac{x \sin (\pi \sqrt{x^{2}+y^{2}})}{x+y} d x d y\)

你的答案:


评分及理由

(1)得分及理由(满分10分)

学生作答提供了两种识别结果,但两种结果的核心思路和最终答案均与标准答案不同。标准答案利用了区域的对称性简化被积函数,将原积分转化为对 \(\sin(\pi r)\) 在极坐标下的积分,最终结果为 \(-\frac{3}{4}\)。而学生作答的基本思路是直接进行极坐标变换并分离变量积分,但在关键步骤中存在逻辑错误:

  1. 在第一次识别结果中,积分 \(\int_{1}^{r} \sin(ar) dr\) 的积分上限写成了变量 \(r\),这是一个明显的书写或识别错误,但根据上下文意图应为 \(\int_{1}^{2} \sin(\pi r) r dr\)。然而,后续计算 \(\int_{1}^{2} r\sin(\pi r) dr\) 的结果为 \(-\frac{3}{\pi}\) 是正确的。
  2. 主要错误发生在对角度部分积分 \(\int_{0}^{\frac{\pi}{2}} \frac{\cos \theta}{\cos \theta + \sin \theta} d\theta\) 的计算上。学生通过变量代换 \(t = \tan \theta\) 将其化为 \(\int_{0}^{+\infty} \frac{1}{(1+t)(1+t^2)} dt\),并进行了有理分式分解。但在计算过程中,出现了严重的逻辑错误:积分 \(\int_{0}^{+\infty} \frac{1}{1+t} dt\) 是发散的,学生却直接代入上下限计算出了 \(\ln(1+t)|_{0}^{+\infty}\) 并认为其极限为0或1,这是错误的。实际上,该反常积分发散,导致整个计算失效。因此,最终答案 \(-\frac{3}{2\pi} - \frac{3}{4}\) 是错误的。
  3. 学生的解题思路(极坐标变换、分离变量)本身是可行的,但由于在计算一个发散积分时未加审辨,采用了错误的计算方法,导致结果错误。根据打分要求,逻辑错误需要扣分。

鉴于思路前半部分正确,但关键计算步骤存在根本性错误,导致答案错误。扣除主要错误对应的分数。本题满分10分,给予 4分

题目总分:4分

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第18题 高等数学2 综合题 题目链接

(本题满分10分)

设函数$f(u)$具有2阶连续导数,$z = f(\text{e}^x\cos y)$满足
$\frac{\partial^2 z}{\partial x^2} + \frac{\partial^2 z}{\partial y^2} = (4z + \text{e}^x\cos y)\text{e}^{2x}.$
若$f(0) = 0$,$f'(0) = 0$,求$f(u)$的表达式.

你的答案:


评分及理由

(1)得分及理由(满分10分)

学生作答存在根本性错误。题目中函数为 \( z = f(e^x \cos y) \),即 \( f \) 是单变量函数,其自变量为 \( e^x \cos y \)。但学生在两次识别中均将函数误写为 \( z = f(e^x, \cos y) \),即理解为 \( f \) 是二元函数。基于此错误理解,后续求偏导时使用了二元函数的偏导符号(如 \( f_1', f_2', f_{11}'', f_{22}'' \)),并得到了一个与题目条件不符的复杂表达式,最终未能推导出关于 \( f(u) \) 的常微分方程 \( f''(u) - 4f(u) = u \)。

由于核心思路(正确识别复合函数结构并化简偏微分方程为常微分方程)完全错误,且计算过程无法导向正确答案,因此本题不能得分。

题目总分:0分

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第19题 高等数学2 综合题 题目链接

(本题满分10分)

设函数 \(f(x)\) ,\(g(x)\) 在区间 \([a, b]\) 上连续,且 \(f(x)\) 单调增加,\(0 \leq g(x) \leq 1\) ,证明:

(I) \(0 \leq \int_{a}^{x} g(t) d t \leq x-a, x \in[a, b]\)

(II) \(\int_{a}^{a+\int_{a}^{b} g(t) d t} f(x) d x \leq \int_{a}^{b} f(x) g(x) d x\)

你的答案: 未作答
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第20题 高等数学2 综合题 题目链接

(本题满分11分)

设函数 \(f(x)=\frac{x}{1+x}\) ,\(x \in[0,1]\) ,定义函数列 \(f_{1}(x)=f(x)\) ,\(f_{2}(x)=f(f_{1}(x))\) ,\(\cdots\) ,\(f_{n}(x)=f(f_{n-1}(x))\) ,\(\cdots\) ,记 \(S_{n}\) 是由曲线 \(y=f_{n}(x)\) ,直线 \(x=1\) 及 x 轴所围成平面图形的面积,求极限 \(\lim _{n \to \infty} n S_{n}\)

你的答案: 未作答
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第21题 高等数学2 综合题 题目链接

(本题满分11分)

已知函数 \(f(x,y)\) 满足 \(\frac{\partial f}{\partial y}=2(y+1)\) ,且 \(f(y, y)=(y+1)^{2}-(2-y) \ln y\) ,求曲线 \(f(x, y)=0\) 所围成的图形绕直线 \(y=-1\) 旋转所成的旋转体的体积

你的答案:


评分及理由

(1)得分及理由(满分11分)

本题满分11分,学生作答给出了函数 \(f(x, y)\) 的求解过程,并得到了与标准答案一致的结果 \(f(x, y) = y^2 + 2y + 1 - (2-x)\ln x\)。具体分析如下:

  • 第一步:根据 \(\frac{\partial f}{\partial y} = 2(y+1) = 2y+2\),积分得到 \(f(x, y) = y^2 + 2y + \varphi(x)\)。学生第一次识别写作 \(Cx\),第二次识别写作 \(C(x)\),结合上下文可知这是对积分常数(实为关于 \(x\) 的函数)的表示,虽然第一次识别符号不严谨,但根据整体思路和第二次识别,可以判断为误写,不扣分。
  • 第二步:利用条件 \(f(y, y) = (y+1)^2 - (2-y)\ln y\) 确定 \(\varphi(x)\)。学生代入后得到正确表达式,并最终写出 \(f(x, y) = y^2 + 2y + 1 - (2-x)\ln x\),这与标准答案完全一致。
  • 学生作答只进行到求出 \(f(x, y)\) 的表达式为止,没有继续求解旋转体体积。题目要求的是“求曲线 \(f(x, y)=0\) 所围成的图形绕直线 \(y=-1\) 旋转所成的旋转体的体积”,因此学生的解答是不完整的,只完成了前半部分。
  • 根据题目分值分配(未明确细分步骤分),结合常规评分习惯,求出 \(f(x, y)\) 是求解体积的关键前置步骤。考虑到整个问题逻辑连贯,学生正确完成了函数求解这一核心步骤,但未进行后续积分求体积计算,应扣除后续步骤的分数。估计函数求解部分约占5-6分,体积计算部分约占5-6分。
  • 综合判断,给予学生完成部分的分数。由于学生答案正确且清晰地展示了主要思路,但未完成全部问题,故扣减未完成部分的分数。给予 5分

题目总分:5分

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第22题 线性代数2 综合题 题目链接

(本题满分11分)设矩阵\( A = \begin{pmatrix} 1 & -2 & 3 & -4 \\ 0 & 1 & -1 & 1 \\ 1 & 2 & 0 & -3 \end{pmatrix} \),\( E \)为3阶单位矩阵.

(Ⅰ)求方程组\( Ax = 0 \)的一个基础解系;

(Ⅱ)求满足\( AB = E \)的所有矩阵\( B \).

你的答案:


评分及理由

(Ⅰ)得分及理由(满分5分)

第1次识别中,学生给出的矩阵A多了一行(写成了4×4矩阵),但后续行变换后得到秩为3,并正确得出基础解系个数为1,且基础解系向量为(-1,2,3,1)^T,与标准答案一致。第2次识别中,矩阵A正确,行变换过程与标准答案等价(化简至行最简形的一步未完全写出,但得到了相同的基础解系)。核心结果正确,且基础解系求法无误。因此本题给满分5分。

(Ⅱ)得分及理由(满分6分)

第1次识别中,学生将AB=E的三个方程右端向量写错(写成了(0,0,0)^T、(0,1,0)^T、(0,0,1)^T),且后续使用了A^T等错误符号,解法完全错误,仅得到三个特解,未包含通解形式,因此按0分处理。第2次识别中,学生正确设B=(β1,β2,β3),并正确写出三个非齐次方程组Aβ1=(1,0,0)^T等,且指出系数矩阵秩与增广矩阵秩相等(均为3),说明方程组有解。但在具体求解时,学生错误地将增广矩阵写成了已经行最简的3×5矩阵(实际上原矩阵A是3×4,增广后应为3×5,但学生写出的矩阵中前4列已经是行最简形,且常数项位置数字与标准答案中的特解不对应),导致求出的β1、β2、β3只是三个特解,且与标准答案中给出的特解不同(例如β1应为(2,-1,-1,0)^T,学生得到(0,2,3,1)^T)。更重要的是,学生没有考虑齐次通解部分,即未引入任意常数k1,k2,k3,因此得到的B只是一个特解矩阵,而不是全部解。根据题目要求“求满足AB=E的所有矩阵B”,必须给出含任意常数的通解形式。学生答案缺少通解结构,属于严重不完整,只能得到部分分数。考虑到思路前半部分正确(列分块、转化为非齐次方程组),但求解过程错误且未给出通解,扣4分,得2分。

题目总分:5+2=7分

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第23题 线性代数2 综合题 题目链接

(本题满分 11 分)
证明 \( n \) 阶矩阵 \(\begin{pmatrix}1&1&\cdots&1\\1&1&\cdots&1\\\vdots&\vdots&&\vdots\\1&1&\cdots&1\end{pmatrix}\) 与 \(\begin{pmatrix}0&\cdots&0&1\\0&\cdots&0&2\\\vdots&\vdots&&\vdots\\0&\cdots&0&n\end{pmatrix}\) 相似. 

你的答案:


评分及理由

(1)得分及理由(满分11分)

学生作答给出了两种识别结果,但核心内容一致。两种识别结果均正确计算了矩阵A和矩阵B的特征多项式,得到特征值均为n(单根)和0(n-1重根)。并且进一步计算了特征值对应的矩阵(λE-A)和(λE-B)的秩,得出对于每个特征值λ,有n - r(λE-A) = n - r(λE-B)。这等价于证明了两个矩阵的每个特征值的代数重数等于几何重数(即可对角化),并且特征值完全相同,因此两个矩阵都相似于同一个对角矩阵diag(n, 0, …, 0),从而A与B相似。

思路与标准答案(分别论证两个矩阵均可对角化且特征值相同)本质上一致,逻辑正确,计算无误。根据打分要求,思路正确不扣分。尽管学生作答在行列式计算过程的书写上(第一次识别结果中计算|λE-A|的中间步骤)略显跳跃,但最终结果正确,且核心论证步骤(特征值、秩)完整清晰,没有逻辑错误。

因此,本题给满分11分。

题目总分:11分

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