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2018年考研数学(二)考试试题 - 第18题回答
高等数学
发布于2025年10月17日 21:59
阅读数 7


评分及理由

(1)得分及理由(满分10分)

学生作答在逻辑上存在关键错误。学生通过定义 \( g(x) = x - \ln^2 x + 2k \ln x - 1 \) 和 \( h(x) = x - 2\ln x + 2k \),正确计算了导数并分析了 \( h(x) \) 的单调性,得出 \( h(x) \geq h(2) \geq 0 \),从而 \( g'(x) \geq 0 \),\( g(x) \) 在 \( (0, +\infty) \) 上单调递增,且 \( g(1) = 0 \)。然后定义 \( F(x) = (x-1)g(x) \),并试图通过 \( x \in (0,1) \) 时 \( x-1<0 \)、\( g(x)<0 \) 推出 \( F(x)>0 \),以及 \( x \in (1, +\infty) \) 时 \( x-1>0 \)、\( g(x)>0 \) 推出 \( F(x)>0 \),从而得到 \( F(x) \geq 0 \)。

然而,在 \( x \in (0,1) \) 时,由于 \( g(x) \) 单调递增且 \( g(1)=0 \),实际上 \( g(x) < 0 \) 成立,因此 \( (x-1) < 0 \) 和 \( g(x) < 0 \) 相乘应得 \( F(x) > 0 \),这与学生结论一致。但在 \( x \in (1, +\infty) \) 时,\( g(x) > 0 \) 也成立,因此 \( F(x) > 0 \)。学生正确得出 \( F(1)=0 \),因此整体上 \( F(x) \geq 0 \) 成立。

但标准答案分区间 \( (0,1) \) 和 \( [1, +\infty) \) 讨论,并分别证明了所需的不等式。学生的方法虽然整体正确,但在 \( x \in (0,1) \) 部分,标准答案需要证明 \( x - \ln^2 x + 2k \ln x - 1 \leq 0 \),而学生直接得出 \( F(x) > 0 \),这实际上等价于原不等式,但学生没有明确写出区间内需证的不等式形式,而是通过 \( F(x) \) 的符号直接得出结论。这种方法在逻辑上是可行的,但学生没有区分区间讨论的必要性,而是统一处理。

关键错误在于:学生声称 \( g'(x) \) 在 \( (0, +\infty) \) 上恒大于 0,但根据 \( h(x) \geq 0 \) 只能得出 \( g'(x) \geq 0 \),并非恒大于 0(例如在 \( x=...

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