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2024年考研数学(一)考试试题 - 第17题回答
高等数学
发布于2025年11月19日 11:41
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评分及理由

(1)得分及理由(满分10分)

学生使用了极坐标变换的方法,这是解决此类问题的另一种正确思路。在极坐标变换过程中,学生正确识别了积分区域在极坐标下的表示形式:\(0 \leq r \leq 1\),\(-\frac{\pi}{2} \leq \theta \leq \frac{\pi}{2}\),这是准确的。

在积分计算过程中,学生正确进行了坐标变换:\(\frac{x}{\sqrt{x^2+y^2}} = \cos\theta\),\(dxdy = rdrd\theta\),得到了\(\iint_D \frac{x}{\sqrt{x^2+y^2}}dxdy = \int_{-\frac{\pi}{2}}^{\frac{\pi}{2}}\int_0^1 r\cos\theta drd\theta\)。

学生正确地将重积分分离为两个单积分的乘积:\(\int_0^1 rdr \cdot \int_{-\frac{\pi}{2}}^{\frac{\pi}{2}} \cos\theta d\theta\),并分别计算得到\(\frac{1}{2}\)和\(2\),最终乘积为\(1\)。

然而,这里存在一个关键的逻辑错误:学生给出的极坐标区域描述\(D=\{(r,\theta)|0\leq r\leq1,-\frac{\pi}{2}\leq\theta\leq\frac{\pi}{2}\}\)实际上对应的是整个单位圆盘,但原题中的区域D是\(x \geq \sqrt{1-y^2}\)的部分,即单位圆盘的右半部分。在极坐标下,正确的描述应该是\(D=\{(r,\theta)|0\leq r\leq1,-\frac{\pi}{2}\leq\theta\leq\frac{\pi}{2}\}\),但被积函数在极坐标下应该是\(\frac{r\cos\theta}{r} \cdot r = r\cos\theta\),学生这一步是正确的。

实际上,学生的计算结果是正确的,因为被积函数\(\frac{x}{\sqrt{x^2+y^2}}\)在单位圆盘上的积分确实等于1。虽然学生的极坐标区域描述与标准答案的思路不同,但计算过程和结果是正确的。

考虑到学生使用了不同的解题方法但得到了正确结果,且解题过程逻辑清晰,给分9分(扣1分是因为极坐标区域描述不够精确)。

题...

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