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王轲楠 5 months ago
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@ -1,6 +1,6 @@
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**内部资料,禁止传播**
**编委会(不分先后,姓氏首字母顺序):程奕铭 韩魏 刘柯妤 卢吉辚 王轲楠 支宝宁 郑哲航**
内部资料,禁止传播
编委会(不分先后,姓氏首字母顺序):程奕铭 韩魏 刘柯妤 卢吉辚 王轲楠 支宝宁 郑哲航
@ -12,9 +12,9 @@
**解析:**
由极限表达式变形:令 $h=-x$,则当 $x\to0$ 时 $h\to0$,于是
$$
\lim_{x \to 0} \frac{f(1) - f(1 - x)}{2x} = \lim_{h \to 0} \frac{f(1) - f(1 + h)}{-2h} = \lim_{h \to 0} \frac{f(1 + h) - f(1)}{2h} = \frac{1}{2} \lim_{h \to 0} \frac{f(1 + h) - f(1)}{h} = \frac{1}{2} f'(1).
$$
$$\begin{aligned}
\lim_{x \to 0} \frac{f(1) - f(1 - x)}{2x} &= \lim_{h \to 0} \frac{f(1) - f(1 + h)}{-2h} \\ &= \lim_{h \to 0} \frac{f(1 + h) - f(1)}{2h} \\ &= \frac{1}{2} \lim_{h \to 0} \frac{f(1 + h) - f(1)}{h} \\ &= \frac{1}{2} f'(1).
\end{aligned}$$
已知该极限值为 $-1$,故 $\dfrac{1}{2}f'(1) = -1$,解得 $f'(1) = -2$。
由于 $f(x)$ 是周期函数且可导,其导数 $f'(x)$ 也是周期函数,且周期相同。点 $(5,f(5))$ 处的切线斜率为 $f'(5)$。由周期性,若 $5$ 与 $1$ 相差整数个周期,即存在整数 $k$ 使 $5-1 = kT$,则 $f'(5)=f'(1)$。为使答案确定,可认为 $5$ 与 $1$ 满足周期性条件(否则无法从已知求得 $f'(5)$),故 $f'(5)=f'(1) = -2$。
@ -64,6 +64,7 @@ $$
由于左右极限存在但不相等,故 $x=0$ 处为**跳跃间断点**。
**答案:** (B)
---
3.多选下列级数中收敛的有______。
@ -83,15 +84,15 @@ F $\sum_{n=1}^{\infty} \frac{\sqrt{n+\sqrt{n}}}{n^2+1}$
- **A**:由于 $0 < \sin \frac{\pi}{2^n} \leq \frac{\pi}{2^n}$,且几何级数 $\sum_{n=1}^{\infty} \frac{\pi}{2^n}$ 收敛,故由比较判别法知原级数收敛。
- **B**:由于 $\lim_{n \to \infty} \left( \frac{1}{5^n} \cdot \frac{3n^3 + 2n^2}{4n^3 + 1} \right) / \left( \frac{1}{5^n} \right) = \lim_{n \to \infty} \frac{3n^3 + 2n^2}{4n^3 + 1} = \frac{3}{4}$,又几何级数 $\sum_{n=1}^{\infty} \frac{1}{5^n}$ 收敛,故由极限形式的比较判别法知原级数收敛。
- **B**:由于 $\lim\limits_{n \to \infty} \left( \frac{1}{5^n} \cdot \frac{3n^3 + 2n^2}{4n^3 + 1} \right) / \left( \frac{1}{5^n} \right) = \lim\limits_{n \to \infty} \frac{3n^3 + 2n^2}{4n^3 + 1} = \frac{3}{4}$,又几何级数 $\sum_{n=1}^{\infty} \frac{1}{5^n}$ 收敛,故由极限形式的比较判别法知原级数收敛。
- **C**:由于 $\lim_{n \to \infty} \left( \frac{1}{(a+n-1)(a+n)(a+n+1)} \right) / \left( \frac{1}{n^3} \right) = 1$,而 $p$ 级数 $\sum_{n=1}^{\infty} \frac{1}{n^3}$ 收敛($p=3>1$),故原级数收敛。也可直接放缩:$\frac{1}{(a+n-1)(a+n)(a+n+1)} \leq \frac{1}{(a+n-1)^3} < \frac{1}{(n-1)^3}$(当 $n>1$),由比较判别法知收敛。
- **C**:由于 $\lim\limits_{n \to \infty} \left( \frac{1}{(a+n-1)(a+n)(a+n+1)} \right) / \left( \frac{1}{n^3} \right) = 1$,而 $p$ 级数 $\sum_{n=1}^{\infty} \frac{1}{n^3}$ 收敛($p=3>1$),故原级数收敛。也可直接放缩:$\frac{1}{(a+n-1)(a+n)(a+n+1)} \leq \frac{1}{(a+n-1)^3} < \frac{1}{(n-1)^3}$(当 $n>1$),由比较判别法知收敛。
- **D**:由于 $\lim_{n \to \infty} \frac{1}{n\sqrt[n]{n}} / \frac{1}{n} = \lim_{n \to \infty} \frac{1}{\sqrt[n]{n}} = 1$,而调和级数 $\sum_{n=1}^{\infty} \frac{1}{n}$ 发散,故原级数发散。
- **D**:由于 $\lim\limits_{n \to \infty} \frac{1}{n\sqrt[n]{n}} / \frac{1}{n} = \lim\limits_{n \to \infty} \frac{1}{\sqrt[n]{n}} = 1$,而调和级数 $\sum_{n=1}^{\infty} \frac{1}{n}$ 发散,故原级数发散。
- **E**:由于 $\lim_{n \to \infty} \left( \frac{1}{n} \cdot \arctan \frac{n}{n+1} \right) / \frac{1}{n} = \lim_{n \to \infty} \arctan \frac{n}{n+1} = \arctan 1 = \frac{\pi}{4}$,而调和级数 $\sum_{n=1}^{\infty} \frac{1}{n}$ 发散,故原级数发散。
- **E**:由于 $\lim\limits_{n \to \infty} \left( \frac{1}{n} \cdot \arctan \frac{n}{n+1} \right) / \frac{1}{n} = \lim\limits_{n \to \infty} \arctan \frac{n}{n+1} = \arctan 1 = \frac{\pi}{4}$,而调和级数 $\sum_{n=1}^{\infty} \frac{1}{n}$ 发散,故原级数发散。
- **F**:由于 $\lim_{n \to \infty} \frac{\sqrt{n+\sqrt{n}}}{n^2+1} / \frac{1}{n^{3/2}} = \lim_{n \to \infty} \sqrt{1 + \frac{1}{\sqrt{n}}} / \left( 1 + \frac{1}{n^2} \right) = 1$,而 $p$ 级数 $\sum_{n=1}^{\infty} \frac{1}{n^{3/2}}$ 收敛($p=3/2>1$),故原级数收敛。
- **F**:由于 $\lim\limits_{n \to \infty} \frac{\sqrt{n+\sqrt{n}}}{n^2+1} / \frac{1}{n^{3/2}} = \lim\limits_{n \to \infty} \sqrt{1 + \frac{1}{\sqrt{n}}} / \left( 1 + \frac{1}{n^2} \right) = 1$,而 $p$ 级数 $\sum_{n=1}^{\infty} \frac{1}{n^{3/2}}$ 收敛($p=3/2>1$),故原级数收敛。
**答案:** ABCF
@ -108,7 +109,7 @@ F $\sum_{n=1}^{\infty} \frac{\sqrt{n+\sqrt{n}}}{n^2+1}$
$\frac{d}{dx}(x^y) + 4x - y' = 0$
其中 $\frac{d}{dx}(x^y) = x^y \left( y' \ln x + \frac{y}{x} \right)$。
代入 $x=1, y=2$
$1^2 \left( y' \ln 1 + \frac{2}{1} \right) + 4 \times 1 - y' = 0 \implies (0 + 2) + 4 - y' = 0 \implies y' = 6$
$$1^2 \left( y' \ln 1 + \frac{2}{1} \right) + 4 \times 1 - y' = 0 \implies (0 + 2) + 4 - y' = 0 \implies y' = 6.$$
所以 $dy|_{x=1} = y'(1)dx = 6dx$。
@ -116,7 +117,7 @@ F $\sum_{n=1}^{\infty} \frac{\sqrt{n+\sqrt{n}}}{n^2+1}$
5.求 $\lim_{n \to \infty} \left( \frac{1}{n^2 + \sin 1} + \frac{2}{n^2 + 2\sin 2} + \cdots + \frac{n}{n^2 + n \sin n} \right)$。
5.求 $\lim\limits_{n \to \infty} \left( \frac{1}{n^2 + \sin 1} + \frac{2}{n^2 + 2\sin 2} + \cdots + \frac{n}{n^2 + n \sin n} \right)$。
**解析:**
用夹逼准则:
@ -130,20 +131,20 @@ F $\sum_{n=1}^{\infty} \frac{\sqrt{n+\sqrt{n}}}{n^2+1}$
**答案:** $\frac{1}{2}$
6.计算 $\lim_{x \to \infty} \left( \tan^2 \frac{2}{x} + \cos \frac{1}{x} \right)^{x^2}$。
6.计算 $\lim\limits_{x \to \infty} \left( \tan^2 \frac{2}{x} + \cos \frac{1}{x} \right)^{x^2}$。
**解析:**
这是 $1^\infty$ 型极限,令 $t = \frac{1}{x}$,则当 $x \to \infty$ 时 $t \to 0^+$,原极限化为:
$\lim_{t \to 0^+} \left( \tan^2 (2t) + \cos t \right)^{\frac{1}{t^2}}$
$$\lim\limits_{t \to 0^+} \left( \tan^2 (2t) + \cos t \right)^{\frac{1}{t^2}}.$$
利用等价无穷小和泰勒展开:
- $\tan(2t) \sim 2t$,所以 $\tan^2(2t) \sim 4t^2$
- $\cos t = 1 - \frac{t^2}{2} + o(t^2)$。
因此:
$\tan^2(2t) + \cos t = 4t^2 + 1 - \frac{t^2}{2} + o(t^2) = 1 + \frac{7}{2}t^2 + o(t^2)$
$$\tan^2(2t) + \cos t = 4t^2 + 1 - \frac{t^2}{2} + o(t^2) = 1 + \frac{7}{2}t^2 + o(t^2).$$
取对数:
$\ln \left[ \left( 1 + \frac{7}{2}t^2 + o(t^2) \right)^{\frac{1}{t^2}} \right] = \frac{1}{t^2} \ln \left( 1 + \frac{7}{2}t^2 + o(t^2) \right) = \frac{1}{t^2} \left( \frac{7}{2}t^2 + o(t^2) \right) = \frac{7}{2} + o(1)$
$$\ln \left[ \left( 1 + \frac{7}{2}t^2 + o(t^2) \right)^{\frac{1}{t^2}} \right] = \frac{1}{t^2} \ln \left( 1 + \frac{7}{2}t^2 + o(t^2) \right) = \frac{1}{t^2} \left( \frac{7}{2}t^2 + o(t^2) \right) = \frac{7}{2} + o(1).$$
所以原极限为 $e^{7/2}$。
@ -164,15 +165,15 @@ $\lim_{t \to 0^+} \left( \tan^2 (2t) + \cos t \right)^{\frac{1}{t^2}}$。
2. **水平渐近线**$x \to -\infty$
当 $x \to -\infty$ 时,$\ln(1+e^x) \to 0$$\frac{2+x}{2-x} \to -1$$\arctan \frac{x}{2} \to -\frac{\pi}{2}$
所以 $\lim_{x \to -\infty} y = (-1) \times (-\frac{\pi}{2}) = \frac{\pi}{2}$,水平渐近线为 $y = \frac{\pi}{2}$。
所以 $\lim\limits_{x \to -\infty} y = (-1) \times (-\frac{\pi}{2}) = \frac{\pi}{2}$,水平渐近线为 $y = \frac{\pi}{2}$。
3. **斜渐近线**$x \to +\infty$
- 斜率 $k = \lim_{x \to +\infty} \frac{y}{x} = \lim_{x \to +\infty} \frac{\ln(1+e^x)}{x} + \lim_{x \to +\infty} \frac{\frac{2+x}{2-x} \arctan \frac{x}{2}}{x}$。
- 斜率 $k = \lim\limits_{x \to +\infty} \frac{y}{x} = \lim\limits_{x \to +\infty} \frac{\ln(1+e^x)}{x} + \lim\limits_{x \to +\infty} \frac{\frac{2+x}{2-x} \arctan \frac{x}{2}}{x}$。
由于 $\ln(1+e^x) = x + \ln(1+e^{-x})$,所以 $\frac{\ln(1+e^x)}{x} = 1 + \frac{\ln(1+e^{-x})}{x} \to 1$
又 $\frac{2+x}{2-x} \to -1$$\frac{\arctan \frac{x}{2}}{x} \to 0$所以第二项趋于0因此 $k = 1$。
- 截距 $b = \lim_{x \to +\infty} (y - x) = \lim_{x \to +\infty} \left[ \ln(1+e^x) - x + \frac{2+x}{2-x} \arctan \frac{x}{2} \right]$。
- 截距 $b = \lim\limits_{x \to +\infty} (y - x) = \lim\limits_{x \to +\infty} \left[ \ln(1+e^x) - x + \frac{2+x}{2-x} \arctan \frac{x}{2} \right]$。
由于 $\ln(1+e^x) - x = \ln(1+e^{-x}) \to 0$,且 $\frac{2+x}{2-x} \to -1$$\arctan \frac{x}{2} \to \frac{\pi}{2}$,所以 $b = -\frac{\pi}{2}$。
故斜渐近线为 $y = x - \frac{\pi}{2}$。
@ -188,11 +189,12 @@ $\lim_{t \to 0^+} \left( \tan^2 (2t) + \cos t \right)^{\frac{1}{t^2}}$。
**解析:**
**第一步:证明数列有下界。**
由算术-几何平均不等式,对任意正数 $x$,有
由算术-几何平均不等式,对任意正数 $x$,有
$$
\frac{1}{2} \left( x + \frac{\sigma}{x} \right) \geq \sqrt{x \cdot \frac{\sigma}{x}} = \sqrt{\sigma}.
$$.
$$
因此,对 $n \geq 1$,有 $a_n \geq \sqrt{\sigma}$,即数列有下界 $\sqrt{\sigma}$。
**第二步:证明数列单调性。**
@ -231,7 +233,7 @@ $$
9.飞机离地面 2 km以 200 km/h 水平飞行,求飞至目标正上方时摄影机的角速率。
9.一飞机在离地面$2 km$的高度,以$200 km/h$的速度水平飞行到某目标上空,以便进行航空摄影。试求飞机飞至该目标正上方时,摄影机转动的角速率。
**解析:**
几何关系:$\tan \theta = \frac{x}{2}$$x$ 为水平距离,$\theta$ 为竖直与摄影机连线的夹角)。
@ -242,17 +244,15 @@ $$
$$
\frac{d\theta}{dt} = \frac{1}{2} \times (-200) = -100 \text{ rad/h}.
$$
角速率为 $100$ rad/h速率取绝对值
角速率为 $100$ $rad/h$(速率取绝对值)。
**答案:** $100$ rad/h。
**答案:** $100$ $rad/h$
以上即为整理后的Obsidian笔记可以直接复制到Obsidia
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10.若函数 $f(x)$ 在 $(a,b)$ 内连续,任取 $x_i \in (a,b)$ $(i=1,2,\cdots,n)$ 使
x1≤x2≤⋯≤xn
10.若函数 $f(x)$ 在 $(a,b)$ 内连续,任取 $x_i \in (a,b)$ $(i=1,2,\cdots,n)$ 使 $$x_1≤x_2≤⋯≤x_n$$
证明:存在 $\xi \in [x_1,x_n]$,使得
$$f(\xi) = \frac{1}{n} \sum_{i=1}^n f(x_i)$$
@ -260,7 +260,7 @@ $$f(\xi) = \frac{1}{n} \sum_{i=1}^n f(x_i)$$
由于 $f(x)$ 在 $(a,b)$ 内连续,而 $[x_1, x_n] \subset (a,b)$,所以 $f(x)$ 在闭区间 $[x_1, x_n]$ 上连续。根据闭区间上连续函数的最值定理,$f(x)$ 在 $[x_1, x_n]$ 上能取到最大值 $M$ 和最小值 $m$。
对于任意 $x_i \in [x_1, x_n]$,有 $m \leq f(x_i) \leq M$,因此
m≤$f(\xi) = \frac{1}{n} \sum_{i=1}^n f(x_i)$≤M.
$m≤$$f(\xi) = \frac{1}{n} \sum_{i=1}^n f(x_i$)$≤M.$
由连续函数的介值定理,存在 $\xi \in [x_1, x_n]$,使得
$$f(\xi) = \frac{1}{n} \sum_{i=1}^n f(x_i)$$
证毕。

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