评分及理由
(1)得分及理由(满分11分)
本题要求学生通过变量替换将给定的偏微分方程转化为不含一阶偏导数的形式。学生的解题思路正确,详细计算了变换后的偏导数,并正确设定了消除一阶偏导数的条件。但在建立方程组时出现了逻辑错误:
- 学生正确得到关于 \(\frac{\partial v}{\partial x}\) 的系数为 \(2a+3\),并令其为零,得到 \(a=-\frac{3}{2}\)。
- 但关于 \(\frac{\partial v}{\partial y}\) 的系数,学生写为 \(-2b+3\),实际上应为 \(-2b + 3\)(注意这里没有额外的负号),学生计算为 \(-2b+3=0\) 得到 \(b=\frac{3}{2}\)。
- 然而,标准答案中 \(b=\frac{3}{4}\),说明学生的方程组建立有误。正确的系数应为:从原方程变换后,\(\frac{\partial v}{\partial y}\) 的系数是 \(-2b + 3\),但学生忽略了系数前的符号问题,实际上应为 \(2(-b) + 3 = -2b + 3\),学生计算正确,但标准答案为 \(b=\frac{3}{4}\),表明学生的理解有偏差。
- 深入分析:学生可能错误地处理了二阶偏导数的符号。原方程中 \(-2\frac{\partial^2 u}{\partial y^2}\) 在变换后会产生 \(-2b\frac{\partial v}{\partial y}\) 项,加上 \(3\frac{\partial v}{\partial y}\),总系数为 \(-2b + 3\)。学生令其为0得到 \(b=\frac{3}{2}\),但标准答案要求 \(b=\frac{3}{4}\),说明学生可能遗漏了其他贡献项(如一阶偏导的交叉项或符号错误)。
由于学生最终答案 \(a=-\frac{3}{2}, b=\frac{3}{2}\) 与标准答案 \(a=-\frac{3}{4}, b=\frac{3}{4}\) 不符,且存在逻辑错误(系数建立不完整或符号错误),但整体思路正确且计算过程清晰,给予部分分数。扣分点:结果错误(-4分),逻辑错误(-2分)。得分:11 - 4 - 2 = 5分。
题目总分:5分
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