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评分及理由
(Ⅰ)得分及理由(满分6分)
学生正确指出使积分最大的区域是圆盘 \(x^2 + y^2 \leq 4\),并正确计算了二重积分,得到 \(I(D_1) = 8\pi\)。计算过程清晰,结果正确。因此得满分6分。
(Ⅱ)得分及理由(满分6分)
学生解答存在逻辑错误。学生正确地定义了 \(P, Q\),并计算了偏导数,得出 \(\frac{\partial Q}{\partial x} = \frac{\partial P}{\partial y}\),这表明在原点以外的区域,被积表达式是某函数的全微分。学生也想到了用格林公式,并补了一个椭圆曲线 \(x^2+4y^2=b^2\) 来避开奇点。
然而,在应用格林公式时,学生写道:
\(\oint_{\partial D_1} ... = \iint_{D_1 - D_2}(\frac{\partial Q}{\partial x}-\frac{\partial P}{\partial y})dxdy\)。
这是不正确的。正确的做法是,由于在 \(D_1\) 内原点处被积函数无定义,需要挖去一个包含原点的小区域(如椭圆 \(D_2\)),然后对由 \(\partial D_1\)(正向)和 \(\partial D_2\)(负向)围成的复连通区域应用格林公式。学生等式右边直接写 \(D_1 - D_2\) 作为积分区域,但左边的线积分没有相应地写成沿两条边界的和,这在逻辑上不匹配。
更重要的是,学生在后续计算中声称:
\(\oint_{\partial D_1} ... = \frac{1}{b^2}\iint_{D_2} 2 dxdy = 2\)。
这个等式没有依据,且计算结果是错误的(正确答案是 \(-\pi\))。这里出现了严重的逻辑错误和计算错误。
因此,本小题扣除全部6分。
题目总分:6+0=6分
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