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2023年考研数学(二)考试试题 - 第12题回答
高等数学2
发布于2025年12月12日 21:06
阅读数 276

-1


评分及理由

(1)得分及理由(满分5分)

学生给出的答案为“-1”。

首先,题目要求计算曲线 \(y=\int_{-\sqrt{3}}^{x} \sqrt{3-t^{2}} ~d t\) 的弧长。根据弧长公式,对于函数 \(y=f(x)\),弧长微元为 \(ds = \sqrt{1+(y')^2} dx\)。这里,由微积分基本定理,\(y' = \sqrt{3-x^2}\)。因此,弧长微元为 \(ds = \sqrt{1+(\sqrt{3-x^2})^2} dx = \sqrt{1+3-x^2} dx = \sqrt{4-x^2} dx\)。

接下来需要确定积分区间。函数 \(y(x)\) 的定义域由被积函数 \(\sqrt{3-t^2}\) 决定,要求 \(3-t^2 \ge 0\),即 \(t \in [-\sqrt{3}, \sqrt{3}]\)。因此,变量 \(x\) 的取值范围也是 \([-\sqrt{3}, \sqrt{3}]\)。曲线弧长应对整个定义域区间进行计算,即从 \(x=-\sqrt{3}\) 到 \(x=\sqrt{3}\)。

所以,弧长 \(L = \int_{-\sqrt{3}}^{\sqrt{3}} \sqrt{4-x^2} dx\)。这是一个关于原点对称的偶函数积分,可以化简为 \(L = 2\int_{0}^{\sqrt{3}} \sqrt{4-x^2} dx\)。通过三角代换 \(x=2\sin\theta\) 或利用几何意义(表示半径为2的圆的一部分面积)计算,可得结果为 \(\sqrt{3} + \frac{4\pi}{3}\)。

标准答案为 \(\sqrt{3}+\frac{4}{3} \pi\),而学生答案为“-1”。该答案与正确答案在数值和形式上均完全不符。弧长是一个正数,不可能为负数。因此,学生的答案存在根本性的逻辑错误和计算错误。

根据题目要求,本题为填空题,正确则给5分,错误则给0分,禁止给步骤分。因此,本题得分为0分。

题目总分:0分

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