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2025年考研数学(一)考试试题 - 第20题回答
高等数学
发布于2025年12月9日 11:56
阅读数 236


评分及理由

(1)得分及理由(满分12分)

学生作答的整体思路与标准答案一致:通过补面构造闭合曲面,应用高斯公式将曲面积分转化为三重积分,再减去补面上的积分。具体步骤包括:
1. 正确识别了曲面Σ是由z轴绕直线x=y=z旋转得到的圆锥面。
2. 正确补上了平面Σ₂: x+y+z=1(方向向外),与Σ₁构成闭合曲面。
3. 正确应用了高斯公式,指出被积函数P=x, Q=y+1, R=z+2的散度为3。
4. 正确写出了积分关系:I = ∯Σ₁+Σ₂ - ∯Σ₂ = 3∭ΩdV - ∯Σ₂
5. 正确计算了点O(0,0,0)到平面x+y+z=1的距离d=√3/3。

然而,学生在关键的计算步骤上存在严重的逻辑和计算错误:
1. 圆锥底面半径计算错误:学生错误地认为补面Σ₂(平面x+y+z=1)上的圆盘半径为1,中心为(1,1,1)。这是错误的。实际上,该圆是圆锥与平面的交线,其圆心应为直线x=y=z与平面的交点(1/3,1/3,1/3),半径应为√(2/3)=√6/3。学生的错误导致后续体积计算错误。
2. 圆锥体积计算错误:学生计算I₁ = 3∭ΩdV = 3 * (1/3) * π * 1² * (√3/3) = √3π/3。这里使用了错误的半径(1)和错误的高(√3/3,这个高值本身正确,但半径错误导致体积错误)。正确的体积应为(1/3)πr²h = (1/3)π*(2/3)*(√3/3)=2π/(9√3),故3∭ΩdV = 2√3π/9。
3. 补面积分I₂未完成计算:学生的作答在计算I₂时中断,没有给出最终结果。根据评分规则,未完成的部分不能给分。
4. 曲面方程推导存在瑕疵:学生推导曲面方程为x²+y²+z²=(x+y+z)²,这化简后是xy+yz+zx=0,确实是正确的圆锥面方程。但过程中“将(0,0,2z₀)代入”或“(0,0,z₀)代入”的表述不清晰且有误,不过对后续解题思路影响不大,不扣分。

由于存在核心的计算错误(半径和体积)且解答不完整,不能给予满分。考虑到思路完全正确,且完成了部分正确计算(如应用高斯公式、求点到面距离),应给予部分分数。

扣分
- 半径及体积计算错误:扣3分。
- 解答不完整(I₂未计算):扣3分。
得分:12 - 3 - 3 = 6分。

题目总分:6分

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