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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 12:49
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评分及理由

(1)得分及理由(满分12分)

本题满分12分。学生的解答思路基本正确:识别出积分区域是两个圆的交集,并利用对称性将区域分为两部分,然后采用极坐标进行计算。这是解决此类问题的标准方法之一。

然而,在具体计算过程中存在多处关键性错误:

  1. 区域设定错误:学生将区域 \(D_1\) 的极径上限定为 \(r \leq 4\sin\theta\),这是不正确的。由 \(x^2 + (y-2)^2 \leq 4\) 化为极坐标应为 \(r^2 - 4r\sin\theta + 4 \leq 4\),即 \(r \leq 4\sin\theta\)。但这是圆心在(0,2)的圆。然而,在区域 \(D_1\) (定义为 \(y \leq x\) 部分) 中,其边界是圆 \(x^2 + (y-2)^2 = 4\) 的一部分,但极坐标变换后,\(r\) 的上限确实是 \(4\sin\theta\)。不过,标准答案中 \(D_1\) 对应的极径上限是 \(4\cos\theta\),这是因为标准答案定义的 \(D_1\) 是圆 \(x^2 + (y-2)^2 \leq 4\) 中 \(y \leq x\) 的部分。而学生定义的 \(D_1\) 是 \(0 \leq \theta \leq \pi/4, 0 \leq r \leq 4\sin\theta\),这实际上对应的是圆 \(x^2 + (y-2)^2 \leq 4\) 在第一象限中 \(\theta\) 从0到 \(\pi/4\) 的部分,这个区域与标准答案的 \(D_1\) 并不完全一致(标准答案的 \(D_1\) 边界由 \(r=4\sin\theta\) 和直线 \(y=x\) 围成,但 \(\theta\) 范围是使得 \(r=4\sin\theta\) 有定义且满足 \(y \leq x\) 的部分,即 \(\theta \in [\pi/4, \pi/2]\)?这里需要仔细分析)。实际上,圆 \(x^2+(y-2)^2=4\) 的极坐标方程为 \(r=4\sin\theta\),当 \(\theta \in [0, \pi]\) 时。在 \(D_1\) (即 \(y \leq x\)) 条件下,对于该圆,应有 \(\theta \in [\pi/4, \pi/2]\)(因为当 \(\theta=\p...
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