2023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: 03: 25
答题卡
得分 63/150
答对题目数 7/22
评价

答题情况分析报告

正确: 7
错误: 15
未答: 0
总分: 63/150
正确率 31.8%
第1题 高等数学2 单选题 题目链接

函数 \(y=x \ln \left(e+\frac{1}{x-1}\right)\) 的渐近线方程为

\(A. y=x+e\)

\(B. y=x+\frac{1}{e}\)

\(C. y=x\)

\(D. y=x-\frac{1}{e}\)

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

函数 \(f(x)= \begin{cases}\frac{1}{\sqrt{1+x^{2}}} ,&x \leq 0\\ (x+1)\cos x ,& x>0\end{cases}\) 的一个原函数为

\(A. F(x)= \begin{cases}\ln \left(\sqrt{1+x^{2}}-x\right), & x \leq 0 \\ (x+1) \cos x-\sin x, & x>0\end{cases}\)

\(B. F(x)= \begin{cases}\ln \left(\sqrt{1+x^{2}}-x\right)+1, & x \leq 0 \\ (x+1) \cos x-\sin x, & x>0\end{cases}\)

\(C. F(x)= \begin{cases}\ln \left(\sqrt{1+x^{2}}+x\right), & x \leq 0 \\ (x+1) \sin x+\cos x, & x>0\end{cases}\)

\(D. F(x)= \begin{cases}\ln \left(\sqrt{1+x^{2}}+x\right)+1, & x \leq 0 \\ (x+1) \sin x+\cos x, & x>0\end{cases}\)

正确答案:D 你的答案: 正确 正确率:93%
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第3题 高等数学2 单选题 题目链接

已知 \(\{x_n\}\)、\(\{y_n\}\) 满足:\(x_{1}=y_{1}=\frac{1}{2}\),\(x_{n+1}=\sin x_{n}\),\(y_{n+1}=y_{n}^{2}(n=1,2, \cdots)\),则当 \(n \to \infty\) 时,()

A. \(x_{n}\) 是 \(y_{n}\) 的高阶无穷小

B. \(y_{n}\) 是 \(x_{n}\) 的高阶无穷小

C. \(x_{n}\) 与 \(y_{n}\) 是等价无穷小

D. \(x_{n}\) 与 \(y_{n}\) 是同阶但不等价的无穷小

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

若微分方程 \(y^{\prime \prime}+a y'+b y=0\) 的解在 \((-\infty ,+\infty)\) 上有界,则

\(A. a<0, b>0\)

\(B. a>0, b>0\)

\(C. a=0, b>0\)

\(D. a=0, b<0\)

正确答案:C 你的答案: B 正确率:57%
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第5题 高等数学2 单选题 题目链接

设函数 \(y=f(x)\) 由 \(\begin{cases}x=2 t+|t| \\ y=|t| \sin t\end{cases}\) 确定,则

A. \(f(x)\) 连续,\(f'(0)\) 不存在

B. \(f'(0)\) 存在,\(f'(x)\) 在 \(x=0\) 处不连续

C. \(f'(x)\) 连续,\(f^{\prime \prime}(0)\) 不存在

D. \(f^{\prime \prime}(0)\) 存在,\(f^{\prime \prime}(x)\) 在 \(x=0\) 处不连续

正确答案:C 你的答案: 正确 正确率:80%
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第6题 高等数学2 单选题 题目链接

若函数 \(f(\alpha)=\int_{2}^{+\infty} \frac{1}{x(\ln x)^{\alpha+1}} dx\) 在 \(\alpha=\alpha_{0}\) 处取得最小值,则 \(\alpha_{0}=\)

\(A. -\frac{1}{\ln (\ln 2)}\)

\(B. -\ln (\ln 2)\)

\(C. \frac{1}{\ln 2}\)

\(D. \ln 2\)

正确答案:A 你的答案: 正确 正确率:67%
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第7题 高等数学2 单选题 题目链接

设函数 \(f(x)=(x^{2}+a) e^{x}\),若 \(f(x)\) 没有极值点,但曲线 \(y=f(x)\) 有拐点,则 \(a\) 的取值范围是 ()

A. \([0,1)\)

B. \([1,+\infty)\)

C. \([1,2)\)

D. \([2,+\infty)\)

正确答案:C 你的答案: 正确 正确率:80%
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第8题 线性代数2 单选题 题目链接

设 \(V = \begin{pmatrix} A & E \\ O & B \end{pmatrix}^*\),则 \(V = (\ )\)

\(A. \left(\begin{array}{cc}|A| B^{*} & -B^{*} A^{*} \\ O & |B| A^{*}\end{array}\right)\)

\(B. \left(\begin{array}{cc}|A| B^{*} & -A^{*} B^{*} \\ O & |B| A^{*}\end{array}\right)\)

\(C. \left(\begin{array}{cc}|B| A^{*} & -B^{*} A^{*} \\ O & |A| B^{*}\end{array}\right)\)

\(D. \left(\begin{array}{cc}|B| A^{*} & -A^{*} B^{*} \\ O & |A| B^{*}\end{array}\right)\)

正确答案:D 你的答案: C 正确率:50%
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第9题 线性代数2 单选题 题目链接

二次型 \(f(x_{1}, x_{2}, x_{3})=(x_{1}+x_{2})^{2}+(x_{1}+x_{3})^{2}-4(x_{2}-x_{3})^{2}\) 的形为 (\ )

\(A. y_{1}^{2}+y_{2}^{2}\)

\(B. y_{1}^{2}-y_{2}^{2}\)

\(C. y_{1}^{2}+y_{2}^{2}-4 y_{3}^{2}\)

\(D. y_{1}^{2}+y_{2}^{2}-y_{3}^{2}\)

正确答案:B 你的答案: 正确 正确率:84%
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第10题 线性代数2 单选题 题目链接

已知向量\(\boldsymbol{\alpha}_{1} = \begin{pmatrix}1\\2\\3\end{pmatrix}\),\(\boldsymbol{\alpha}_{2} = \begin{pmatrix}2\\1\\1\end{pmatrix}\),\(\boldsymbol{\beta}_{1} = \begin{pmatrix}2\\5\\9\end{pmatrix}\),\(\boldsymbol{\beta}_{2} = \begin{pmatrix}1\\0\\1\end{pmatrix}\)。若\(\boldsymbol{\gamma}\)既可由\(\boldsymbol{\alpha}_{1},\boldsymbol{\alpha}_{2}\)线性表示,也可由\(\boldsymbol{\beta}_{1},\boldsymbol{\beta}_{2}\)线性表示,则\(\boldsymbol{\gamma} = \)(  )

A. \(k\begin{pmatrix}3\\3\\4\end{pmatrix},k \in \mathbb{R}\)

B. \(k\begin{pmatrix}3\\5\\10\end{pmatrix},k \in \mathbb{R}\) 

C. \(k\begin{pmatrix}- 1\\1\\2\end{pmatrix},k \in \mathbb{R}\) 

D. \(k\begin{pmatrix}1\\5\\8\end{pmatrix},k \in \mathbb{R}\)

正确答案:D 你的答案: 正确 正确率:79%
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第11题 高等数学2 综合题 题目链接

(填空题)当 \(x \to 0\) 时,函数 \(f(x)=a x+b x^{2}+\ln (1+x)\) 与 \(g(x)=e^{x^{2}}-cos x\) 是等价无穷小,则 \(a b=\underline{\quad}\)。

你的答案: 未作答
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第12题 高等数学2 综合题 题目链接

(填空题)曲线 \(y=\int_{-\sqrt{3}}^{x} \sqrt{3-t^{2}} ~d t\) 的弧长为\(\underline{\quad}\)。

你的答案:

-1


评分及理由

(1)得分及理由(满分5分)

学生给出的答案为“-1”。

首先,题目要求计算曲线 \(y=\int_{-\sqrt{3}}^{x} \sqrt{3-t^{2}} ~d t\) 的弧长。根据弧长公式,对于函数 \(y=f(x)\),弧长微元为 \(ds = \sqrt{1+(y')^2} dx\)。这里,由微积分基本定理,\(y' = \sqrt{3-x^2}\)。因此,弧长微元为 \(ds = \sqrt{1+(\sqrt{3-x^2})^2} dx = \sqrt{1+3-x^2} dx = \sqrt{4-x^2} dx\)。

接下来需要确定积分区间。函数 \(y(x)\) 的定义域由被积函数 \(\sqrt{3-t^2}\) 决定,要求 \(3-t^2 \ge 0\),即 \(t \in [-\sqrt{3}, \sqrt{3}]\)。因此,变量 \(x\) 的取值范围也是 \([-\sqrt{3}, \sqrt{3}]\)。曲线弧长应对整个定义域区间进行计算,即从 \(x=-\sqrt{3}\) 到 \(x=\sqrt{3}\)。

所以,弧长 \(L = \int_{-\sqrt{3}}^{\sqrt{3}} \sqrt{4-x^2} dx\)。这是一个关于原点对称的偶函数积分,可以化简为 \(L = 2\int_{0}^{\sqrt{3}} \sqrt{4-x^2} dx\)。通过三角代换 \(x=2\sin\theta\) 或利用几何意义(表示半径为2的圆的一部分面积)计算,可得结果为 \(\sqrt{3} + \frac{4\pi}{3}\)。

标准答案为 \(\sqrt{3}+\frac{4}{3} \pi\),而学生答案为“-1”。该答案与正确答案在数值和形式上均完全不符。弧长是一个正数,不可能为负数。因此,学生的答案存在根本性的逻辑错误和计算错误。

根据题目要求,本题为填空题,正确则给5分,错误则给0分,禁止给步骤分。因此,本题得分为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)设函数 \(z=z(x, y)\) 由 \(e^{z}+x z=2 x-y\) 确定,则 \(\frac{\partial^{2} z}{\partial x^{2}}|_{(1,1)}=\underline{\quad}\)。

你的答案:

-2


评分及理由

(1)得分及理由(满分5分)

学生给出的答案是“-2”。

本题要求计算由方程 \(e^{z}+x z=2 x-y\) 确定的隐函数 \(z=z(x, y)\) 在点 \((1,1)\) 处的二阶偏导数 \(\frac{\partial^{2} z}{\partial x^{2}}\) 的值。

标准答案为 \(-\frac{3}{2}\)。

学生的答案“-2”与标准答案在数值上不相等,因此答案错误。

根据题目要求:“正确则给5分,错误则给0分,本题禁止给步骤分或其他分数(这条规则优先级最高)”,学生的作答未能给出正确结果,故得0分。

题目总分:0分

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第14题 高等数学2 综合题 题目链接

(填空题)曲线 \(3 x^{3}=y^{5}+2 y^{3}\) 在 \(x=1\) 对应点处的法线斜率为\(\underline{\quad}\)。

你的答案:

-11/9


评分及理由

(1)得分及理由(满分5分)

学生给出的答案为“-11/9”。标准答案为“-\frac{11}{9}”,即 \(-\frac{11}{9}\)。学生的答案“-11/9”在数学意义上与标准答案完全一致。题目要求计算法线斜率,学生答案正确。根据评分规则,正确则给满分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)设函数 \(f(x)\) 满足:\(f(x+2)-f(x)=x\),\(\int_{0}^{2} f(x) d x=0\),则 \(\int_{1}^{3} f(x) d x=\underline{\quad}\)。

你的答案:

-1/2


评分及理由

(1)得分及理由(满分5分)

学生给出的答案是“-1/2”,而标准答案是“1/2”。

题目给出的条件是函数 \(f(x)\) 满足 \(f(x+2)-f(x)=x\) 和 \(\int_{0}^{2} f(x) dx = 0\),要求计算 \(\int_{1}^{3} f(x) dx\)。

一种常见的解法是利用函数方程和积分性质:

由 \(f(x+2) - f(x) = x\),可得 \(f(x+2) = f(x) + x\)。

考虑积分 \(\int_{1}^{3} f(x) dx\),将其拆分为 \(\int_{1}^{2} f(x) dx + \int_{2}^{3} f(x) dx\)。

对于第二部分 \(\int_{2}^{3} f(x) dx\),作变量代换 \(t = x-2\),则 \(x = t+2\),积分变为 \(\int_{0}^{1} f(t+2) dt = \int_{0}^{1} [f(t) + t] dt\)。

因此,\(\int_{1}^{3} f(x) dx = \int_{1}^{2} f(x) dx + \int_{0}^{1} f(x) dx + \int_{0}^{1} x dx\)。

又因为 \(\int_{0}^{2} f(x) dx = 0\),即 \(\int_{0}^{1} f(x) dx + \int_{1}^{2} f(x) dx = 0\),所以 \(\int_{1}^{2} f(x) dx = -\int_{0}^{1} f(x) dx\)。

代入上式得:\(\int_{1}^{3} f(x) dx = -\int_{0}^{1} f(x) dx + \int_{0}^{1} f(x) dx + \int_{0}^{1} x dx = \int_{0}^{1} x dx = \frac{1}{2}\)。

学生的答案“-1/2”与正确结果符号相反,属于计算错误或逻辑推导错误。根据题目要求,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16题 线性代数2 综合题 题目链接

(填空题)已知行列式 \(|\begin{array}{lll}a & 0 & 1 \\ 1 & a & 1 \\ 1 & 2 & a\end{array}|=4\),则 \(|\begin{array}{lll}1 & a & 1 \\ 1 & 2 & a \\ a & b & 0\end{array}|=\underline{\quad}\)。

你的答案:

8


评分及理由

(1)得分及理由(满分5分)

学生给出的答案为“8”,与标准答案完全一致。本题为填空题,仅根据最终答案的正误给分。学生答案正确,因此得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)

设曲线 \(L: y=y(x)(x>c)\) 经过点 \((c^{2}, 0)\) . L 上任一点 \(P(x, y)\) 到 y 轴的距离等于该点处的切线 在 y 轴上的截距

(1)求 \(y(x)\) ;

(2)在 L 上求一点,是该点处的切线与两坐标轴所围三角形的面积最小,并求此最小面积

你的答案:


评分及理由

(1)得分及理由(满分5分)

学生作答仅给出了推导切线方程和斜率关系的过程,并得到了导数表达式 \(y'(x_0) = -1 + \frac{y_0}{x_0}\),这等价于微分方程 \(y' - \frac{1}{x}y = -1\)。然而,学生没有继续求解这个微分方程,也没有利用初始条件 \(y(e^2)=0\) 确定特解。因此,解题过程不完整,只完成了建立方程的部分。根据题目分值分配(第一问通常占5分),扣去未完成部分的分数,给予 2分

(2)得分及理由(满分5分)

学生作答完全没有涉及第二问(求切线与坐标轴围成三角形面积最小的问题)。因此,第二问得分为 0分

题目总分:2+0=2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)

求函数 \(f(x, y)=x e^{\cos y}+\frac{x^{2}}{2}\) 的极值。

你的答案:


评分及理由

(1)得分及理由(满分12分)

学生作答分为两次识别,其中第二次识别内容完整且逻辑清晰。以下基于第二次识别结果进行评判:

  1. 求驻点(4分):学生正确计算了一阶偏导数 \(f_x' = e^{\cos y} + x\) 和 \(f_y' = -x \sin y e^{\cos y}\),并通过联立方程组解得驻点 \((-e, 0)\)。此处推导正确,得4分。
  2. 求二阶偏导数(2分):学生正确求出了三个二阶偏导数 \(f_{xx}'' = 1\), \(f_{xy}'' = -\sin y e^{\cos y}\), \(f_{yy}'' = x e^{\cos y}(\sin^2 y - \cos y)\)。此处计算正确,得2分。
  3. 计算判别式(3分):学生在驻点处代入计算 \(A=1\), \(B=0\), 但计算 \(C\) 时出现错误。正确结果应为 \(C = (-e) \cdot e^{1} \cdot (0 - 1) = e^2\)。学生计算为 \(e^2 \cos e\), 这属于计算错误。因此,判别式 \(AC-B^2\) 的计算也随之错误。此步骤逻辑框架正确但核心计算有误,扣2分,得1分。
  4. 求函数值并判断极值(3分):学生正确计算了函数值 \(f(-e, 0) = -\frac{e^2}{2}\),并基于其错误的判别式值得出了“极小值”的结论。由于判别式计算错误,但极值类型(极小值)和极值结果正确,且错误源于上一步,此处不重复扣分。但需注意,其结论的得出过程依赖于错误的前提。综合考虑,给予2分。

扣分总结:主要扣分点在于二阶偏导数 \(C\) 在驻点处的具体计算错误(将 \(\cos 0 = 1\) 误算为 \(\cos e\)),导致后续判别式数值错误。该错误属于计算错误,非思路错误。根据评分要求,逻辑错误需扣分。因此,在“计算判别式”步骤扣2分,在“判断极值”步骤因结论正确但过程有瑕疵扣1分。其余步骤满分。

本题得分:4 + 2 + 1 + 2 = 9分

题目总分:9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)

已知平面区域 \(D=\{(x, y) | 0 \leq y \leq \frac{1}{x \sqrt{1+x^{2}}}, x \geq 1\}\)

(1)求 D 的面积;

(2)求 D 绕 x 轴旋转所成旋转体的体积

你的答案:


评分及理由

(1)得分及理由(满分6分)

学生答案:面积计算结果为 \(\frac{\sqrt{2}}{2}\)。
标准答案:面积为 \(\ln(1+\sqrt{2})\)。
分析:学生将面积积分错误地写为 \(\int_{1}^{+\infty} \frac{1}{\sqrt{1+x^2}} dx\),而根据题目区域 \(D\),正确的被积函数应为 \(\frac{1}{x\sqrt{1+x^2}}\)。学生的被积函数缺少了分母中的 \(x\),这是一个根本性的逻辑错误,导致后续计算虽然过程复杂但结果错误。因此,本题不能得分。
扣分:由于核心逻辑错误(被积函数错误),扣6分。
得分:0分。

(2)得分及理由(满分6分)

学生答案:体积计算结果为 \((\sqrt{2}-1)\pi\)。
标准答案:体积为 \(\pi(1 - \frac{\pi}{4})\)。
分析:学生正确地写出了旋转体体积公式 \(V = \pi \int_{1}^{+\infty} y^2 dx\),并代入 \(y = \frac{1}{x\sqrt{1+x^2}}\),得到被积函数 \(\frac{1}{x^2(1+x^2)}\)。然而,在第二次识别的文字描述中,积分表达式被误写为 \(\frac{dx}{x^2(1+x)}\)(缺少了 \(x^2\) 的平方),但根据其后续的换元步骤 \(\pi\int \frac{\cos\theta}{\sin^2\theta}d\theta\) 来看,实际计算使用的是正确的被积函数 \(\frac{1}{x^2(1+x^2)}\)。学生的换元法(\(x = \tan\theta\),再令 \(u = \sin\theta\))是可行的,并且计算过程正确,得到了中间结果 \(\pi \int_{\frac{\sqrt{2}}{2}}^{1} \frac{du}{u^2}\)。但是,该积分的正确结果是 \(\pi(1 - \frac{\sqrt{2}}{2})\),而学生计算得出 \(\pi(\sqrt{2}-1)\),说明在最后一步定积分计算时出现错误:
\[-\pi \cdot \frac{1}{u} \bigg|_{\frac{\sqrt{2}}{2}}^{1} = -\pi (1 - \frac{2}{\sqrt{2}}) = -\pi (1 - \sqrt{2}) = \pi (\sqrt{2} - 1)\]
这里学生将 \(\frac{1}{\sqrt{2}/2}\) 错误地算成了 \(\frac{2}{\sqrt{2}} = \sqrt{2}\),但实际上是 \(\frac{2}{\sqrt{2}} = \sqrt{2}\) 没错,代入后应为:
\[-\pi [1 - \sqrt{2}] = \pi(\sqrt{2} - 1)\]
然而,标准答案通过分式分解得到的结果是 \(\pi(1 - \frac{\pi}{4})\),显然 \(\pi(\sqrt{2} - 1) \neq \pi(1 - \frac{\pi}{4})\)。学生的方法虽然思路正确,但计算过程存在错误(可能是代入上下限时符号处理错误,或者更早的换元积分过程有误),导致最终结果错误。因此需要扣分。
扣分:思路正确,但计算错误,扣3分。
得分:3分。

题目总分:0+3=3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)

设平面有界区域 D 位于第一象限,由曲线 \(x^{2}+y^{2}-xy=1, x^{2}+y^{2}-xy=2\) 与直线 \(y=\sqrt{3}x\) 、\(y=0\) 围成,计算 \(\iint_{D} \frac{1}{3x^{2}+y^{2}} dx dy\)

你的答案:


评分及理由

(1)得分及理由(满分12分)

学生作答的整体思路是正确的:将区域边界曲线转化为极坐标方程,确定积分限(θ从0到π/3,r从第一条曲线到第二条曲线),然后代入被积函数进行极坐标变换计算二重积分。这个思路与标准答案一致。

然而,在具体计算过程中存在多处关键性的逻辑错误:

  1. 被积函数转换错误:在极坐标下,原被积函数 \( \frac{1}{3x^2+y^2} \) 应化为 \( \frac{1}{r^2(3\cos^2\theta+\sin^2\theta)} \)。学生在第一次识别结果中写成了 \( \frac{r}{3r^{2}\cos\theta + r\sin\theta} \),第二次识别结果中写成了 \( \frac{r}{3r^{2}\cos\theta + r^{2}\sin\theta} \),两者均不正确。这直接导致后续积分对象错误。
  2. 积分过程错误:由于被积函数写错,后续对r的积分从 \( \int \frac{1}{r} dr \) 变成了对错误表达式的积分,并错误地使用了换元 \( u = r^2 \)。正确的过程应对 \( \frac{1}{r} \) 积分,得到 \( \ln r \)。学生的计算 \( \frac{1}{2}\int \frac{du}{(3\cos\theta+\sin\theta)u} \) 及其结果 \( \frac{1}{2}\frac{\ln 2}{3\cos\theta+\sin\theta} \) 是基于错误被积函数得出的。
  3. 最终结果错误:学生的最终答案 \( \frac{\ln 4}{2}\ln(1 + \frac{\sqrt{3}}{3}) \) 与标准答案 \( \frac{\sqrt{3}\ln2}{24}\pi \) 在形式上完全不同,数值也不相等,这表明整个计算链存在根本性错误。

尽管思路正确,但核心的计算逻辑(被积函数的极坐标转换、积分次序、积分运算)存在严重错误,导致最终答案错误。根据打分要求“逻辑错误扣分”,且“思路正确不扣分”不适用于掩盖后续的关键计算错误。因此,本题不能给满分。

考虑到学生正确完成了区域分析、极坐标转换和积分限设定(θ从0到π/3,r的下限和上限表达式本质正确),这些部分体现了对题目核心几何意义的理解,应给予一定的步骤分。但后续计算错误严重,扣分较多。

得分:4分(满分12分)

题目总分:4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)

设函数 \(f(x)\) 在 \([-a, a]\) 上具有2阶连续导数,证明:

(1)若 \(f(0)=0\) ,则存在 \(\xi \in (-a, a)\) 使得 \(f''(\xi)=\frac{1}{a^{2}}[f(a)+f(-a)]\)

(2)若 \(f(x)\) 在 \((-a, a)\) 内取得极值,则存在 \(\eta \in (-a, a)\) ,使得 \(\left|f''(\eta)\right| \geq \frac{1}{2a^{2}}|f(a)-f(-a)|\)

你的答案: 未作答
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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 \(A\) 作用于 \(x_{1},x_{2},x_{3}\) 为 \(A\begin{pmatrix}x_{1}\\x_{2}\\x_{3}\end{pmatrix}=\begin{pmatrix}x_{1}+x_{2}+x_{3}\\2x_{1}-x_{2}+x_{3}\\x_{2}-x_{3}\end{pmatrix}\)

(1)求 \(A\) ;

(2)求可逆矩阵 \(P\) 与对角矩阵 \(\Lambda\) ,使得 \(P^{-1}AP=\Lambda\)

你的答案:


评分及理由

(1)得分及理由(满分0分)

本题第(1)问要求根据线性变换求矩阵A。学生作答中,第1次识别给出的矩阵A为 \(\begin{pmatrix}1&1&1\\2&1&1\\0&1&-1\end{pmatrix}\),第2次识别给出的矩阵A为 \(\begin{pmatrix}1&1&1\\2&1&1\\0&1&1\end{pmatrix}\)。这两个矩阵的第二行第二列元素(1)与标准答案(-1)不同,且第2次识别的第三行第三列元素(1)也与标准答案(-1)不同。根据题目给出的线性变换规则 \(A(x_1, x_2, x_3)^T = (x_1+x_2+x_3, 2x_1-x_2+x_3, x_2-x_3)^T\),矩阵A应为 \(\begin{pmatrix}1 & 1 & 1\\2 & -1 & 1\\0 & 1 & -1\end{pmatrix}\)。学生给出的两个矩阵均不正确,因此第(1)问得0分。

(2)得分及理由(满分12分)

本题第(2)问要求求可逆矩阵P和对角矩阵Λ。虽然学生在第(1)问中写错了矩阵A,但第(2)问的求解过程是基于其自己给出的错误矩阵进行的。评分应基于其第(2)问的求解逻辑是否正确,以及最终得到的P和Λ是否满足 \(P^{-1}AP = Λ\) 且A为其自己给出的矩阵。

首先,学生两次识别的矩阵A不同,导致后续特征值、特征向量和P矩阵均不一致,这本身是严重的逻辑不一致错误。其次,即使分开看两次识别:

  • 第1次识别:矩阵A为 \(\begin{pmatrix}1&1&1\\2&1&1\\0&1&-1\end{pmatrix}\)。其特征多项式计算结果 \((\lambda + 1)(\lambda^2 - 2)\) 正确,解得特征值 \(\lambda_1=-1,\lambda_2=\sqrt{2},\lambda_3=-\sqrt{2}\)(或 \(\lambda_2 = 2, \lambda_3=-2\) 是计算错误)。但学生直接写成了 \(\lambda_1=-1,\lambda_2=2,\lambda_3=-2\),这是特征值求解错误。后续基于此错误特征值求出的特征向量和P矩阵,无法使 \(P^{-1}AP\) 成为对角矩阵(因为特征值本身求错)。因此,第1次识别的解答整体错误。
  • 第2次识别:矩阵A为 \(\begin{pmatrix}1&1&1\\2&1&1\\0&1&1\end{pmatrix}\)。其特征多项式计算结果 \(-(\lambda + 2)(\lambda - 2)(\lambda+1)\) 正确,特征值 \(\lambda_1=-2,\lambda_2=2,\lambda_3=-1\) 正确。但是,在求特征向量时:
    • 对于 \(\lambda_1=-2\),给出的矩阵 \(A+2E=\begin{pmatrix}3&1&1\\2&3&1\\0&1&3\end{pmatrix}\) 与其给出的A不符(第三行第三列应为1+2=3,正确),但行变换后得到的基础解系 \(\alpha_1=(0,0,1)^T\) 需要验证。经计算,\((A+2E)\alpha_1 = (1,1,3)^T \neq 0\),因此该特征向量求解错误。
    • 对于 \(\lambda_2=2\) 和 \(\lambda_3=-1\),给出的特征向量 \(\alpha_2\) 和 \(\alpha_3\) 也需要基于其给出的A验证。经验证,\((A-2E)\alpha_2 \neq 0\) 且 \((A+E)\alpha_3 \neq 0\),因此特征向量求解均错误。
    由于特征向量全部求错,构造的P矩阵必然无法使 \(P^{-1}AP\) 成为对角矩阵。因此,第2次识别的解答也整体错误。

综合来看,学生的第(2)问解答存在根本性的逻辑错误(基于错误的矩阵A或错误的特征值/特征向量进行计算),无法得到正确结果。因此,第(2)问得0分。

题目总分:0+0=0分

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