科目组合
数学二: 高等数学 、线性代数
1
评分及理由
(1)得分及理由(满分5分)
学生作答为“1”。
首先,计算题目中的积分:
\[
\int_{1}^{+\infty}\frac{a}{x(2x + a)}dx
\]
被积函数可以分解为部分分式:
\[
\frac{a}{x(2x + a)} = \frac{1}{x} - \frac{2}{2x + a}
\]
因此,积分变为:
\[
\int_{1}^{+\infty}\left(\frac{1}{x} - \frac{2}{2x + a}\right)dx = \left[ \ln|x| - \ln|2x + a| \right]_{1}^{+\infty} = \left[ \ln\left|\frac{x}{2x + a}\right| \right]_{1}^{+\infty}
\]
计算极限:
\[
\lim_{x \to +\infty} \ln\left(\frac{x}{2x + a}\right) = \ln\left(\frac{1}{2}\right) = -\ln 2
\]
在 \(x=1\) 处:
\[
\ln\left(\frac{1}{2 + a}\right) = -\ln(2 + a)
\]
所以,积分值为:
\[
(-\ln 2) - (-\ln(2 + a)) = \ln(2 + a) - \ln 2 = \ln\left(\frac{2 + a}{2}\right)
\]
根据题意,该积分等于 \(\ln 2\),因此:
\[
\ln\left(\frac{2 + a}{2}\right) = \ln 2 \quad \Rightarrow \quad \frac{2 + a}{2} = 2 \quad \Rightarrow \quad 2 + a = 4 \quad \Rightarrow \quad a = 2
\]
标准答案为 \(a = 2\)。学生给出的答案是“1”,这是一个具体的数值,但与标准答案不符。
根据评分规则,本题为填空题,正确则给5分,错误则给0分,禁止给步骤分。学生答案错误,因此得0分。
题目总分:0分
y=x-1
评分及理由
(1)得分及理由(满分5分)
学生作答为“y=x-1”,与标准答案“y = x - 1”完全一致。根据题目要求,填空题正确则给满分5分。虽然学生未给出求解过程,但填空题仅以最终答案为准,且答案正确。因此,本题得5分。
题目总分:5分
;L
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,核心解题思路均为:先进行部分分式分解,然后分别积分。但学生的分解结果与标准答案不同。标准答案为:
\(\frac{1}{5} \cdot \frac{1}{x+1} + \frac{-\frac{1}{5}x+\frac{3}{5}}{x^2-2x+2}\)。
而学生的分解为:\(\frac{1}{2} \left( \frac{1}{x+1} - \frac{x}{x^2-2x+2} \right)\)。
经检验,学生的分解是错误的,因为:
\(\frac{1}{2} \left( \frac{1}{x+1} - \frac{x}{x^2-2x+2} \right) = \frac{1}{2} \cdot \frac{(x^2-2x+2) - x(x+1)}{(x+1)(x^2-2x+2)} = \frac{1}{2} \cdot \frac{x^2-2x+2 - x^2 - x}{(x+1)(x^2-2x+2)} = \frac{1}{2} \cdot \frac{-3x+2}{(x+1)(x^2-2x+2)}\),
这与原被积函数 \(\frac{1}{(x+1)(x^2-2x+2)}\) 不相等。因此,从第一步开始就存在根本性的逻辑错误(部分分式分解错误),导致后续所有计算基于一个错误的起点。尽管后续积分技巧(如换元、拆项积分)本身无误,但由于起点错误,最终答案错误。
根据打分要求,对于逻辑错误需要扣分。本题满分10分,由于核心步骤(部分分式分解)存在严重错误,扣除全部分数。最终得分为0分。
题目总分:0分

评分及理由
(1)得分及理由(满分12分)
学生作答分为两次识别,但两次识别内容本质是同一解答过程。整体思路正确:利用等价无穷小展开分母和分子中的指数函数,通过极限存在性推导出 \(f(x)\) 在 \(x=0\) 处的函数值和导数值。具体步骤中,学生正确写出 \(\ln(1+x)+\ln(1-x) \sim -x^2\),并将 \(e^{2\sin x}\) 展开到二阶,然后通过极限等式求出 \(f(x)\) 的渐近表达式,进而得到 \(f(0)=2\) 和 \(f'(0)=5\)。虽然过程中出现了一些笔误(如极限值写为3而非-3,以及展开式系数的小错误),但根据“误写不扣分”原则,这些不影响核心逻辑。然而,学生在推导过程中存在一处关键逻辑错误:在第一次识别结果的第5行,将极限值写为-3,但后续推导中却直接令化简后的表达式等于-3,而实际上根据展开式,分子分母化简后应得到关于 \(x\) 的二次项系数关系,学生直接令 \(xf(x)-2x-2x^2 = 3x^2 + o(x^2)\),这一步缺乏严格的极限运算过渡,属于逻辑跳跃。在第二次识别中,同样存在类似问题:在化简后直接令 \(\lim_{x\to0}\frac{xf(x)-2x-2x^2}{-x^2}=3\),而根据题目条件,该极限应为-3,但学生误写为3,且未严格说明分子中一次项系数必须为零的原因(实际上是因为分母为二阶无穷小,极限存在要求分子至少为二阶无穷小,从而一次项系数为零)。由于这一逻辑跳跃,扣2分。其余部分正确,包括最终导数值计算和可导性判断。因此,本题得分10分。
题目总分:10分
10

评分及理由
(1)求函数 \( f(x,y) \) 的表达式(满分6分)
得分:4分
理由:学生正确写出 \(\frac{\partial f}{\partial x} = -2xe^{-y}\) 和 \(\frac{\partial f}{\partial y} = e^{-y}(x^2 - y - 1)\)(第二次识别正确,第一次识别中 \(\frac{\partial f}{\partial y}\) 误写为 \(e^{y}(x^{2}-y - 1)\),但根据上下文判断为识别错误,不扣分)。在积分求解过程中,思路正确,但具体积分和对比过程存在逻辑错误。学生通过分别对 \(\frac{\partial f}{\partial x}\) 和 \(\frac{\partial f}{\partial y}\) 积分得到两个表达式,然后对比得出 \(f(x,y)\)。然而,在第二次识别的②式中,积分结果 \((y + 1)e^{-y}-x^{2}e^{-y}+B(x)\) 是不完整的,正确积分应为 \(-x^2e^{-y} + (y+2)e^{-y} + B(x)\)。学生得出的中间表达式 \(f(x,y)=-x^{2}e^{-y}+e^{-y}+(y + 1)e^{-y}+C\) 实际上是正确的(化简后为 \(-x^2e^{-y} + (y+2)e^{-y} + C\)),但推导过程有瑕疵。最终利用 \(f(0,0)=2\) 求出 \(C=0\),得到正确结果 \(f(x,y) = -x^2e^{-y} + (y+2)e^{-y}\)。由于核心步骤和最终答案正确,但积分推导过程存在不严谨之处,扣2分。
(2)求函数 \( f(x,y) \) 的极值(满分6分)
得分:6分
理由:学生正确求出偏导数为零的方程组,得到驻点 \((0, -1)\)。计算了二阶偏导数,并在驻点处求出 \(A, B, C\) 的值。正确应用了二元函数极值的充分条件,判定 \(AC-B^2 > 0\) 且 \(A < 0\),从而得出 \((0, -1)\) 是极大值点,并正确计算出极大值为 \(e\)。所有步骤和结果均正确,因此得满分。
题目总分:4+6=10分

评分及理由
(1)得分及理由(满分12分)
学生作答分为两次识别结果。第一次识别结果中,积分限设定为 \(\theta\) 从 \(\frac{\pi}{4}\) 到 \(\frac{\pi}{2}\),这对应于区域 \(D\) 中 \(y \ge x\) 的部分(即标准答案中的 \(D_2\)),利用对称性乘以2的思路正确。但在计算过程中,从极坐标积分化简到三角积分时,出现了多处计算错误(例如积分结果 \(128(\int \cos^4\theta d\theta - \frac{1}{24})\) 等步骤明显有误),导致最终结果 \(24\pi - \frac{16}{3}\) 虽然数值与标准答案一致,但中间过程存在逻辑错误和计算跳步,不能给满分。
第二次识别结果中,积分限正确设定为 \(\theta\) 从 \(0\) 到 \(\frac{\pi}{4}\)(对应 \(D_1\)),并利用对称性乘以2。计算过程详细,步骤清晰:正确写出极坐标变换、积分限、被积函数展开、逐项积分。在计算 \(\int_0^{\pi/4} \cos^4\theta d\theta\) 时使用了正确的降幂公式,得到 \(\frac{3\pi}{32} + \frac{1}{4}\);计算 \(\int_0^{\pi/4} \cos^4\theta \sin2\theta d\theta\) 时通过换元得到 \(\frac{1}{24}\)。但在最后合并时出现算术错误:\(128\left(\frac{3\pi}{32}+\frac{1}{4}-\frac{1}{24}\right) = 128\left(\frac{3\pi}{32}+\frac{6}{24}-\frac{1}{24}\right) = 128\left(\frac{3\pi}{32}+\frac{5}{24}\right) = 12\pi + \frac{80}{3}\),而学生却写成了“\(=12\pi+\frac{80}{3}=24\pi-\frac{16}{3}\)”,最后一步等式 \(12\pi+\frac{80}{3}=24\pi-\frac{16}{3}\) 明显不成立,属于计算错误。但鉴于最终答案 \(24\pi-\frac{16}{3}\) 与标准答案 \(12\pi-\frac{16}{3}\) 不一致,且学生最后一步出现了无法自洽的算术错误,因此不能给满分。
综合两次识别:核心思路(利用对称性、极坐标变换)正确,区域转化正确,对称性使用正确,极坐标积分限设定在第二次识别中正确。主要错误在于最终数值计算错误,导致答案错误。根据评分原则,思路正确部分不扣分,但计算错误导致结果错误应扣分。本题满分12分,扣除结果错误的分值,给予大部分过程分。
得分:10分(扣2分,因最终计算结果错误)。
题目总分:10分

评分及理由
(1)得分及理由(满分6分)
学生正确指出A为实对称矩阵,且由合同知A有特征值0,从而|A|=0,计算行列式得到a=4。然后计算特征多项式,得到特征值为0,3,6。由合同知正惯性指数相同,B的正惯性指数为2(因为k和6均大于0时),所以k>0。学生得出k>0,但未明确说明k的取值范围是k>0且k≠6(因为若k=6,则B的特征值为6,6,0,与A的特征值0,3,6不同,但合同只要求正负惯性指数相同,不要求特征值相同,所以k>0即可,k=6时正惯性指数也是2,所以k>0是正确范围)。学生答案中写“故k>0”是正确的。但在第二次识别中出现了“k≤6”的表述,这是错误的,但该表述出现在第(2)部分开头,可能为误写或混淆。根据禁止扣分原则,若识别结果不一致,以正确的一次为准。第一次识别中(1)部分未出现k≤6,且(1)的结论是k>0,因此(1)部分逻辑正确,计算正确。扣分点:学生在计算特征多项式时,第一次识别中矩阵元素有误(如λ+0应为λ-1),但最终特征多项式正确,可能是识别误差。第二次识别中特征多项式计算过程有跳步但结果正确。综合考虑,给满分6分。
得分:6分
(2)得分及理由(满分6分)
第(2)问要求存在正交矩阵Q使Q^T A Q = B,此时A与B既合同又相似,故特征值相同,所以k必须等于3。学生正确得到k=3。然后求特征向量:对于λ=0,学生得到特征向量(-1,2,-1)^T(第一次识别)或(-1,2,-1)^T(第二次识别),但第二次识别中方程组矩阵第三行有误(应为2 -1 -4,识别为2 -1 -4?实际第二次识别显示为[-4 -1 2; -1 -1 1; 2 -1 -4],但解出的向量是(-1,2,-1)^T,正确)。对于λ=3,得到(1,1,1)^T,正确。对于λ=6,第一次识别中方程组矩阵有误(第一行2 -1 2应为2 -1 2?但写出的矩阵是[2 -1 2; 2 5 -1; 2 -1 2],明显错误,但解出的向量是(-1,0,1)^T,正确);第二次识别中方程组矩阵为[2 -1 2; -1 5 -1; 2 -1 2],解出(1,0,1)^T,但标准答案是(-1,0,1)^T,两者只差一个符号,等价。学生最后给出的Q矩阵未单位化,且列向量顺序与标准答案不一致(标准答案按特征值3,6,0的顺序排,学生排列顺序不明确)。题目要求正交矩阵Q,必须单位正交化。学生答案中Q直接由特征向量组成,未单位化,也未说明正交化过程(但实对称矩阵不同特征值对应的特征向量已正交,只需单位化)。学生未单位化,因此Q不是正交矩阵,不符合题意。扣分:未单位化,导致Q不正确。此外,学生未明确Q的列向量与B中特征值的对应顺序(B是对角阵diag(k,6,0),若k=3,则Q的第一列应对应特征值3,第二列对应6,第三列对应0,学生给出的Q矩阵列向量顺序可能不对应)。因此,本部分只能得到部分分数。给分:k=3正确得2分;特征向量基本正确(虽有符号差异但不影响)得2分;未单位化且Q矩阵不完整扣2分。
得分:4分
题目总分:6+4=10分