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2020年考研数学(一)考试试题 - 第16题回答
高等数学
发布于2025年12月6日 17:25
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评分及理由

(1)得分及理由(满分10分)

学生作答整体思路与标准答案一致,即:识别出被积函数在原点(0,0)处不连续(因为分母为零),因此不能直接对圆盘区域应用格林公式。通过引入一条围绕奇点的小椭圆曲线(或近似椭圆曲线)\(4x^2+y^2=\varepsilon^2\),将原曲线积分转化为沿外围大圆L和内围小椭圆\(L_\varepsilon\)的闭合曲线积分之差,再利用格林公式计算或直接计算小椭圆上的积分。

具体评分分析如下:

  1. 正确部分
    • 正确写出了\(P, Q\)
    • 计算了偏导数\(\frac{\partial P}{\partial y}\)\(\frac{\partial Q}{\partial x}\)(尽管第一次和第二次识别的\(\frac{\partial P}{\partial y}\)表达式有符号差异,但第二次识别结果与标准答案一致,且最终判断它们相等,这个核心结论正确)。
    • 指出了在原点不连续,需要挖洞。
    • 引入了小椭圆曲线\(4x^2+y^2=\varepsilon^2\)
    • 最终计算结果为\(\pi\),与标准答案一致。
  2. 主要逻辑错误与扣分
    • 方向错误:学生两次识别都写明小椭圆取“逆时针方向”。根据格林公式和挖洞法的常规处理,为了与外围逆时针的大圆L构成一个“外逆内顺”的复连通区域正向边界,小椭圆\(L_\varepsilon\)应取顺时针方向。学生此处方向取反,是一个重要的逻辑错误。这会导致后续应用格林公式时区域正负号错误,或者直接计算小椭圆积分时结果符号错误。尽管最终数值结果碰巧正确,但过程中的方向处理是错误的。
    • 格林公式应用对象错误:学生在写出\(\oint_L ... = \frac{1}{\varepsilon^2}\oint_{L_1}(4x-y)dx+(x+y)dy\)后,下一步直接写为\(=\frac{1}{\varepsilon^2}\iint_{D_1}(1+1)dxdy\)。这里存在两个问题:
      1. 等式成立的条件不清晰。标准答案中,这一步是通过对由L和\(L_\varepsilon\)(注意方向相对)围成的区域应用格林公式,得到二重积分为0,再单独计算\(L_\varepsilon\)上的积分。学生的写法跳过了关键步骤,直接对\(L_1\)(即小椭圆)应用了格林公式,并计算了\(\frac{\part...
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