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2024年考研数学(一)考试试题 - 第13题回答
高等数学
发布于2025年9月12日 13:11
阅读数 828

负π分之4


评分及理由

(1)得分及理由(满分5分)

学生答案:负π分之4(即 -4/π)。标准答案为 -1/π。学生答案与标准答案不一致。

分析:函数 f(x)=x+1 在 [0,π] 上展开为余弦级数(傅里叶余弦级数)。系数 a_n 的计算公式为 a_n = (2/π) ∫₀^π f(x) cos(nx) dx。对于 a_{2n-1},即奇数项系数,需要具体计算积分。计算得 a_{2n-1} = [2/(π(2n-1)²)] * [(-1)^{n+1} * 2(2n-1)]?实际上,正确计算后 a_{2n-1} 的表达式应为 -4/(π(2n-1)²)?但注意,标准展开中 a_n 一般表达式为:a_0 = (2/π)∫₀^π (x+1) dx = (2/π)(π²/2 + π) = π + 2;对于 n≥1,a_n = (2/π)∫₀^π (x+1) cos(nx) dx。通过分部积分计算可得 a_n = [2/(n²π)] [(-1)^n - 1](当 n≥1)。因此,当 n 为奇数时,a_n = -4/(n²π);当 n 为偶数时,a_n=0。所以 a_{2n-1} = -4/((2n-1)²π)。那么 n→∞ 时,a_{2n-1} ~ -4/(π(2n-1)²) →0。极限 lim n² sin(a_{2n-1}) 利用等价无穷小 sin(a_{2n-1}) ~ a_{2n-1},因此极限为 lim n² * [-4/(π(2n-1)²)] = -4/π * lim [n²/(2n-1)²] = -4/π * (1/4) = -1/π。学生答案 -4/π 是错误的,可能是忽略了极限过程中的系数简化(即 n²/(2n-1)² → 1/4)。因此,学生答案不正确。

扣分:由于答案错误,且计算过程存在逻辑错误(未正确计算极限),本题得0分。

题目总分:0分

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