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评分及理由
(1)得分及理由(满分10分)
学生作答的整体思路正确,利用了积分区域的对称性简化了被积函数,将原积分化为只含 \(x^2\) 的二重积分,这是正确的第一步。然后学生选择使用极坐标变换进行计算,虽然方法不同于标准答案的直角坐标直接积分,但思路正确且最终结果正确。在极坐标变换中,学生正确地将区域分为两部分:从 \(\theta=0\) 到 \(\pi/4\)(对应抛物线边界)和从 \(\theta=\pi/4\) 到 \(\pi/2\)(对应圆弧边界),并正确设置了积分限。计算过程中,学生正确进行了变量替换和积分运算,最终得到正确结果 \(\frac{\pi}{4}-\frac{2}{5}\)。
然而,学生在极坐标变换的表达中存在一处逻辑错误:在计算第一部分积分时,写为 \(\int_{0}^{\frac{\sin\theta}{\cos^{2}\theta}}r^{2}\cos^{2}\theta\cdot rdr\),这里的积分上限应为 \(r\) 从 0 到 \(\frac{\sin\theta}{\cos^2\theta}\),但实际在极坐标下,抛物线 \(y=x^2\) 对应 \(r\sin\theta = r^2\cos^2\theta\),即 \(r = \frac{\sin\theta}{\cos^2\theta}\),学生此处表达正确,但后续在化简 \(\frac{1}{4}\int_{0}^{\frac{\pi}{4}}\frac{\sin^{4}\theta}{\cos^{6}\theta}d\theta\) 时,写为 \(\frac{1}{4}\int_{0}^{\frac{\pi}{4}}\tan^{4}\theta d\tan\theta\),这里实际上应该是 \(\frac{1}{4}\int_{0}^{\frac{\pi}{4}}\tan^{4}\theta \sec^2\theta d\theta\),因为 \(d(\tan\theta) = \sec^2\theta d\theta\),而学生直接写为 \(d\tan\theta\),虽然后续计算正确(因为 \(\sec^2\theta d\theta = d\tan\theta\)),但表达不严谨,属于轻微逻辑错误。考虑到最终结果正确且主要步骤无误,扣1分。...
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