2025年考研数学(二)考试试题 - 第20题回答
高等数学2
发布于2025年12月14日 12:12
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评分及理由
(1)得分及理由(满分12分)
学生作答的总体思路是正确的:
- 正确识别了积分区域D由两个圆盘的交集构成,并转化为极坐标下的不等式:\(r \leq 4\sin\theta\) 和 \(r \leq 4\cos\theta\)。这与标准答案中隐含的极坐标边界(\(r \leq 4\cos\theta\) 对应圆 \((x-2)^2+y^2=4\),\(r \leq 4\sin\theta\) 对应圆 \(x^2+(y-2)^2=4\))是一致的。
- 正确利用了区域的对称性(关于直线 \(y=x\)),将积分区域分为 \(\theta \in [0, \pi/4]\) 和 \([\pi/4, \pi/2]\) 两部分,并分别以 \(r \leq 4\sin\theta\) 和 \(r \leq 4\cos\theta\) 为上限进行积分。这与标准答案中先利用对称性化为2倍\(D_1\)上的积分,再在\(D_1\)上取 \(r \leq 4\cos\theta\) 的思路本质相同,只是分区表述不同。
- 被积函数 \((x-y)^2\) 在极坐标下正确转化为 \((\cos\theta - \sin\theta)^2 r^2\),积分微元 \(dxdy = r dr d\theta\),因此被积表达式整体为 \((\cos\theta - \sin\theta)^2 r^3 dr d\theta\)。学生作答中写的是 \((\cos\theta - \sin\theta)^2 r^2 dr\),这里缺少了一个 \(r\)(来自面积元),属于关键性的逻辑/公式错误。
- 由于上述错误,后续的积分计算(从对 \(r\) 积分开始)全部基于错误的被积函数 \(r^2\) 而非 \(r^3\) 进行,导致计算结果与标准答案 \(12\pi - 16/3\) 完全不同。学生的最终结果是一个包含 \(\sqrt{2}\) 的有理表达式,而正确答案应包含 \(\pi\),这表明计算过程存在根本性偏差。
扣分分析:
- 核心错误:在极坐标下进行二重积分时,漏掉了面积元中的 \(r\),导致被积函数错误。这是一个严重的逻辑/公式应用错误,直接影响整个计算的正确性。
- 该错误不属于字符误写(如1和7混淆),而是对积分变换公式掌握不牢导致的。
- 尽管思路(区域划分、对称性利用、换元方...
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