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2025年考研数学(一)考试试题 - 第12题回答
高等数学
发布于2025年12月19日 10:12
阅读数 139

1/4


评分及理由

(1)得分及理由(满分5分)

学生给出的答案为“1/4”。

分析:题目要求计算傅里叶正弦级数和函数 \(S(x)\) 在 \(x = -\frac{7}{2}\) 处的值。已知 \(f(x)\) 在 \([0,1]\) 上定义,其傅里叶正弦级数展开为奇延拓后的周期函数(周期为2)。因此,和函数 \(S(x)\) 是一个以2为周期的奇函数。计算过程如下:
1. 由于是奇延拓,\(S(x)\) 是周期为2的奇函数,即 \(S(x+2) = S(x)\) 且 \(S(-x) = -S(x)\)。
2. 计算 \(S\left(-\frac{7}{2}\right)\):利用奇函数性质,\(S\left(-\frac{7}{2}\right) = -S\left(\frac{7}{2}\right)\)。
3. 利用周期为2,\(S\left(\frac{7}{2}\right) = S\left(\frac{7}{2} - 2 \times 2\right) = S\left(-\frac{1}{2}\right)\),因为 \(\frac{7}{2} - 4 = -\frac{1}{2}\)。或者直接计算:\(\frac{7}{2} = 3 + \frac{1}{2}\),周期为2,所以 \(S\left(\frac{7}{2}\right) = S\left(\frac{1}{2}\right)\)。
4. 由于 \(S(x)\) 是奇函数,\(S\left(-\frac{1}{2}\right) = -S\left(\frac{1}{2}\right)\)。结合第3步,得到 \(S\left(\frac{7}{2}\right) = S\left(\frac{1}{2}\right)\) 和 \(S\left(-\frac{1}{2}\right) = -S\left(\frac{1}{2}\right)\),这并不矛盾,因为从不同路径推导,最终需要确定 \(S\left(\frac{1}{2}\right)\) 的值。
5. 在区间 \([0,1]\) 上,傅里叶正弦级数收敛到 \(f(x)\) 在 \((0,1)\) 内的点,但在端点 \(x=0,1\) 处收敛到0,在间断点 \(x=\frac{1}{2}\) 处...

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