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评分及理由
(1)得分及理由(满分6分)
学生作答中,第一步设 \(P(x,y)=\frac{f(xy)}{x^{2}y^{2}}\) 和 \(Q(x,y)=\frac{f^{\prime}(xy)}{xy^{2}}\) 与题目给定的微分形式 \(dF(x,y)=\frac{f(xy)}{x^{2}y}dx+\frac{f''(xy)}{xy^{2}}dy\) 不一致:学生将 \(P\) 的分母误写为 \(x^{2}y^{2}\)(应为 \(x^{2}y\)),且将 \(Q\) 的分子误写为 \(f'(xy)\)(应为 \(f''(xy)\))。这导致后续推导中 \(\frac{\partial P}{\partial y}\) 和 \(\frac{\partial Q}{\partial x}\) 的计算全部错误,因此无法正确得到 \(\frac{f''(u)}{u}-\frac{f(u)}{u}=C\) 的结论。虽然学生后续尝试利用全微分条件 \(\frac{\partial P}{\partial y}=\frac{\partial Q}{\partial x}\) 进行推导,思路方向正确,但由于初始设定错误,整个推导无效。鉴于核心逻辑错误,本小题得0分。
(2)得分及理由(满分6分)
学生在第(2)问中,基于第(1)问的错误结论 \(f'(u)-f(u)=Cu\) 进行求解。虽然求解常微分方程的过程(齐次通解、设特解、代入初始条件)方法正确,但初始条件的使用存在混淆:题目给出 \(f(1)=1\),但学生同时写了 \(f(1)=-1\)(可能是识别错误,但按上下文应为 \(f'(1)=-1\)),且 \(f''(1)=0\) 在推导中未使用。最终得到的表达式 \(f(u)=-e^{u-1}+e^{1-u}+u\) 与标准答案 \(f(u)=-e^{-1}+e^{1+u}+u\) 不一致。由于本问的解答依赖于第(1)问的错误结论,且最终答案错误,但考虑到求解微分方程的过程基本正确,给予部分分数。本小题得2分。
题目总分:0+2=2分
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