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2017年考研数学(二)考试试题 - 第21题回答
高等数学
发布于2025年11月9日 06:53
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评分及理由

(1)得分及理由(满分11分)

学生作答整体思路正确,从切线、法线方程出发,根据条件建立微分方程,通过换元法求解,并利用初始条件确定常数。但在关键步骤中存在逻辑错误:

  • 在建立微分方程时,学生写出的法线截距公式为 \(X_p = y y' + x\),但标准答案为 \(X_p = x + y y'\),两者一致,此处正确。
  • 在代入换元 \(y = ux\) 和 \(y' = u + x u'\) 后,学生得到的方程为 \(u - (u + x u') = u(u + x u') + 1\),化简后为 \(-x u' = u^2 + u x u' + 1\)。这一步推导有误,正确推导应为从 \(y - x y' = x + y y'\) 代入后得到 \(u x - x(u + x u') = x + u x (u + x u')\),化简后应为 \(-x^2 u' = x + u^2 x + u x^2 u'\),进一步整理得 \(u' x (u + 1) = - (1 + u^2)\),即 \(u' x = -\frac{1 + u^2}{u + 1}\),与学生所得 \(\frac{1}{x} dx = -\frac{1 + u}{1 + u^2} du\) 不一致。学生在此处推导错误,导致后续积分方程错误。
  • 积分后学生得到 \(\ln x = \arctan u + \frac{1}{2} \ln(1 + u^2) + C\),但标准答案为 \(\arctan u + \frac{1}{2} \ln(1 + u^2) = -\ln x + C\),符号相反,且学生未调整常数形式。
  • 学生最终结果 \(\ln x = \arctan \frac{y}{x} + \frac{1}{2} \ln(1 + \frac{y^2}{x^2})\) 与标准答案形式不同,但通过代数变换可化为相同形式,且利用初始条件得出 \(C = 0\) 正确。

由于在微分方程推导步骤存在逻辑错误,但后续积分和初始条件应用正确,且最终结果等价,扣分主要针对推导错误。根据打分要求,逻辑错误需扣分,但最终结果正确部分可酌情给分。综合评分:8分(扣3分)。

题目总分:8分

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