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2025年考研数学(二)考试试题 - 第20题回答
高等数学
发布于2025年9月23日 14:13
阅读数 427


评分及理由

(1)对称性分析和区域划分(满分2分)

学生正确识别了区域D关于y=x对称,并利用对称性将积分区域分为两部分,思路正确。但在定义D1时,第一次识别中写为“x²+y²≤4y”,第二次识别中写为“x²+y²≤4x”,存在不一致,但根据后续计算可知学生实际使用的是x²+y²≤4y(即r≤4sinθ),属于表述不严谨,但核心思路正确,不扣分。得2分。

(2)积分表达式建立(满分3分)

学生正确地将二重积分转化为在极坐标下的累次积分,积分限设置正确(θ从0到π/4,r从0到4sinθ),被积函数(x-y)²在极坐标下变换正确。得3分。

(3)积分计算过程(满分7分)

计算过程存在严重错误:
- 计算∫r³dr从0到4sinθ时,结果为(1/4)(4sinθ)⁴ = 64sin⁴θ,这一步正确。
- 但在后续计算中,学生将积分写为128∫(sin⁴θ - 2sin⁵θcosθ)dθ,实际上根据表达式应为2∫(cosθ-sinθ)² * 64sin⁴θ dθ = 128∫(1-2sinθcosθ)sin⁴θ dθ,这里已经正确。
- 主要错误发生在计算∫sin⁴θ dθ时:学生将sin⁴θ化为(3-4cos2θ+cos4θ)/8,并积分得到3π/32 - 1/4,但正确结果应为3π/32 - 1/4 + (sinπ)/32? 仔细计算:∫sin⁴θdθ = ∫(3/8 - cos2θ/2 + cos4θ/8)dθ = 3θ/8 - sin2θ/4 + sin4θ/32,在[0,π/4]上值为3π/32 - 1/4 + 0,这一步实际正确。
- 但最终结果12π - 112/3与正确答案12π - 16/3不符,错误源于对∫sin⁵θcosθdθ的计算:学生计算得到1/48,但实际上∫sin⁵θcosθdθ = sin⁶θ/6,在[0,π/4]上值为(√2/2)⁶/6 = (1/8)/6 = 1/48,这一步也正确。
- 然而,在最后整合时:128×(3π/32 - 1/4) - 256×(1/48) = 12π - 32 - 16/3 = 12π - (96+16)/3 = 12π - 112/3,计算过程正确,但结果与标准答案不符。

分析差异原因:标准答案中使用的是r从0到4cosθ,而学生使用的是r从0到4sinθ。由于区域D1的划分不同,两种方法...

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