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2023年考研数学(二)考试试题 - 第20题回答
高等数学
发布于2025年11月20日 08:40
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评分及理由

(1)区域转换部分(满分2分)

学生正确将曲线转换为极坐标形式:\(r_1 = \sqrt{\frac{1}{1-\cos\theta\sin\theta}}\),\(r_2 = \sqrt{\frac{2}{1-\cos\theta\sin\theta}}\),并正确确定了积分区域 \(D\) 的极坐标范围 \(0 \leq \theta \leq \frac{\pi}{3}\),\(\sqrt{\frac{1}{1-\cos\theta\sin\theta}} \leq r \leq \sqrt{\frac{2}{1-\cos\theta\sin\theta}}\)。此部分完全正确,得2分。

(2)积分转换部分(满分4分)

学生正确将二重积分转换为极坐标形式:\(\iint_D \frac{1}{3x^2+y^2}dxdy = \int_0^{\frac{\pi}{3}} d\theta \int_{r_1}^{r_2} \frac{1}{3r^2\cos^2\theta + r^2\sin^2\theta} \cdot r dr\)。但在化简被积函数时出现错误:

  • 正确应为 \(\frac{1}{3r^2\cos^2\theta + r^2\sin^2\theta} = \frac{1}{r^2(3\cos^2\theta + \sin^2\theta)}\)
  • 学生写成了 \(\frac{1}{2r^2\cos^2\theta + r^2}\),这显然是错误的

由于这个核心的逻辑错误,导致后续计算都建立在错误的基础上。扣除3分,得1分。

(3)积分计算部分(满分6分)

由于第(2)部分的错误,学生的整个积分计算过程都是错误的:

  • 对r积分时错误地得到了 \(\frac{1}{2\cos^2\theta + 1}[\ln r]\)
  • 后续的三角函数变换和积分计算都是在错误表达式基础上进行的
  • 虽然最终答案与标准答案相同,但这是巧合,计算过程存在根本性错误

扣除5分,得1分。

题目总分:2+1+1=4分

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