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2025年考研数学(一)考试试题 - 第12题回答
高等数学
发布于2025年11月1日 17:07
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1/8


评分及理由

(1)得分及理由(满分5分)

学生给出的答案是"1/8",与标准答案\(\frac{1}{8}\)完全一致。

本题考察傅里叶级数和函数的性质。函数\(f(x)\)在区间\([0,1]\)上定义,其傅里叶正弦级数为\(\sum_{n=1}^{\infty}b_n\sin n\pi x\)。由于正弦函数是奇函数,该级数在区间\([-1,1]\)上表示的是\(f(x)\)的奇延拓。

要求\(S\left(-\frac{7}{2}\right)\),需要利用傅里叶级数的周期性。傅里叶正弦级数具有周期2,且是奇函数,因此:

\(S\left(-\frac{7}{2}\right) = -S\left(\frac{7}{2}\right)\)

由于周期为2,\(S\left(\frac{7}{2}\right) = S\left(\frac{7}{2} - 4\right) = S\left(-\frac{1}{2}\right)\)

再由奇函数性质,\(S\left(-\frac{1}{2}\right) = -S\left(\frac{1}{2}\right)\)

在\(x=\frac{1}{2}\)处,函数定义从0变为\(x^2\),根据傅里叶级数收敛定理,在不连续点处,傅里叶级数收敛于函数左右极限的平均值:

\(S\left(\frac{1}{2}\right) = \frac{f\left(\frac{1}{2}^-\right) + f\left(\frac{1}{2}^+\right)}{2} = \frac{0 + \left(\frac{1}{2}\right)^2}{2} = \frac{\frac{1}{4}}{2} = \frac{1}{8}\)

因此\(S\left(-\frac{7}{2}\right) = -S\left(\frac{7}{2}\right) = -S\left(-\frac{1}{2}\right) = S\left(\frac{1}{2}\right) = \frac{1}{8}\)

学生答案正确,得5分。

题目总分:5分

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