评分及理由
(1)得分及理由(满分10分)
学生给出了解题思路,将二重积分化为累次积分,并尝试进行变量代换。然而,学生的作答在关键步骤上存在逻辑错误,且计算过程不完整,最终没有得出结果。
具体分析:
- 积分区域设定正确:学生正确地识别了区域D由x=1, x=2, y=x及x轴围成,并写出了累次积分形式 \(\int_{1}^{2}dx\int_{0}^{x} ... dy\)。这一步思路正确,不扣分。
- 变量代换逻辑错误:学生令 \(t = \arctan(y/x)\),则 \(y = x \tan t\)。当 \(y\) 从0积分到 \(x\) 时,对应的 \(t\) 应从0积分到 \(\pi/4\)(因为当 \(y=x\) 时,\(\tan t = 1, t = \pi/4\))。然而,学生写出的积分限是 \(\int_{0}^{\arctan x} dt\),这是错误的,因为当 \(x\) 是积分变量时,\(\arctan x\) 不是一个常数上限,而应该是常数 \(\pi/4\)。这个错误导致后续计算无法进行,属于严重的逻辑错误。
- 代换后的表达式错误:即使忽略上限错误,代换过程也有误。由 \(y = x \tan t\),得 \(dy = x \sec^2 t dt\)。被积函数 \(\sqrt{1+(y/x)^2} = \sec t\)。因此,内层积分应为 \(\int_{0}^{\pi/4} \sec t \cdot x \sec^2 t dt = x\int_{0}^{\pi/4} \sec^3 t dt\)。学生写出的表达式 \(\sec t \cdot x \sec^2 t\) 虽然形式正确,但积分限错误,且没有进行积分运算。
- 计算不完整:学生的作答只写到了代换后的积分表达式,没有进行任何实质性的积分计算,更没有得出最终答案。
根据打分要求,思路正确部分不扣分,但存在逻辑错误需要扣分。本题主要考察二重积分的计算,学生未能正确完成计算。考虑到学生正确写出了积分区域和最初的累次积分,但后续关键步骤出现错误且未完成,应扣除大部分分数。
给予得分:2分(满分10分)。
题目总分:2分
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