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2023年考研数学(三)考试试题 - 第19题回答
高等数学
发布于2025年12月15日 12:12
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评分及理由

(1)得分及理由(满分12分)

学生作答的整体思路正确:正确使用了极坐标变换,并利用对称性化简积分,注意到被积函数中含有绝对值,根据 \( r \) 与 1 的大小关系对积分区域进行拆分。这些关键步骤与标准答案一致,因此思路部分不扣分。

然而,在具体计算过程中存在严重错误:

  1. 在拆分积分区域时,学生将积分拆分为 \( 2\int_{0}^{\frac{\pi}{3}}d\theta\int_{0}^{2\cos\theta}r(1 - r)dr + 2\int_{\frac{\pi}{3}}^{\frac{\pi}{2}}d\theta\int_{0}^{2\cos\theta}r(r - 1)dr \)。这里拆分依据是 \( r=1 \) 对应的 \( \theta \) 分界点,但标准答案中正确的拆分是:当 \( 0 \le \theta \le \frac{\pi}{3} \) 时,\( r \) 从 0 到 1 取 \( 1-r \),从 1 到 \( 2\cos\theta \) 取 \( r-1 \);当 \( \frac{\pi}{3} \le \theta \le \frac{\pi}{2} \) 时,\( r \) 从 0 到 \( 2\cos\theta \) 始终有 \( r \le 1 \),应取 \( 1-r \)。学生的拆分方式完全错误,导致后续积分计算全部错误。
  2. 在计算定积分时,虽然写出了三角函数积分公式,但代入上下限和化简过程出现多处计算错误,最终得到错误结果 \( \frac{\pi}{3}+\frac{4}{3} \),与标准答案 \( -\frac{\pi+32}{9}+3\sqrt{3} \) 不符。

由于存在严重的逻辑错误(积分区域拆分错误)和计算错误,导致最终答案错误,扣分应较重。但考虑到学生前期的极坐标变换和对称性使用正确,给予部分步骤分。

本题满分12分,扣除逻辑错误和计算错误后,给予 4分

题目总分:4分

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