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刘柯妤 4 months ago
commit c9aa236170

@ -159,6 +159,8 @@ $$A^n = 6^{n-1}\begin{bmatrix}3&-1\\-9&3\end{bmatrix} $$
a = \underline{\qquad\qquad}.
$$
---
10. 设矩阵
$$
A = \begin{bmatrix}
@ -192,18 +194,16 @@ $$
$$
k= \underline{\qquad\qquad\qquad\qquad}.
$$
12.
$$
\underline{\qquad\qquad\qquad\qquad}.
$$
12.
$$\underline{\qquad\qquad\qquad\qquad}$$
## 三、解答题共五道共64分
---
12. 10 分)计算 下面的$n$ 阶行列式
13. 20 分)计算 下面的两个$n$阶行列式
$$
D_n = \begin{vmatrix}
K_n = \begin{vmatrix}
1 & 2 & 3 & \cdots & n-1 & n \\
2 & 1 & 2 & \cdots & n-2 & n-1 \\
3 & 2 & 1 & \cdots & n-3 & n-2 \\
@ -215,7 +215,7 @@ k= \underline{\qquad\qquad\qquad\qquad}.
$$
\begin{vmatrix}
M_n =\begin{vmatrix}
1+x_1 & 1+x_1^2 & \cdots & 1+x_1^n \\
1+x_2 & 1+x_2^2 & \cdots & 1+x_2^n \\
\vdots & \vdots & \ddots & \vdots \\
@ -223,9 +223,167 @@ $$
\end{vmatrix}
$$
---
13. 设$A=\begin{bmatrix}1 & -1 & 0 & -1 \\ 1 & 1 & 0 & 3 \\ 2 & 1 & 2 & 6\end{bmatrix},B=\begin{bmatrix}1 & 0 & 1 & 2 \\ 1 & -1 & a & a-1 \\ 2 & -3 & 2 & -2\end{bmatrix}$,向量$\alpha=\begin{bmatrix}0\\2\\3\end{bmatrix},\beta=\begin{bmatrix}1\\0\\-1\end{bmatrix}$.
解析
1$K_n$
从第 $n-1$ 行开始,依次乘以 $(-1)$ 加到下一行,再把第 $n$ 列加到前面各列,得
$$
\begin{aligned}
K_n &=
\begin{vmatrix}
1 & 2 & 3 & \cdots & n-1 & n \\
2 & 1 & 2 & \cdots & n-2 & n-1 \\
3 & 2 & 1 & \cdots & n-3 & n-2 \\
\vdots & \vdots & \vdots & \ddots & \vdots & \vdots \\
n-1 & n-2 & n-3 & \cdots & 1 & 2 \\
n & n-1 & n-2 & \cdots & 2 & 1
\end{vmatrix} \\[4pt]
&=
\begin{vmatrix}
1 & 2 & 3 & \cdots & n-1 & n \\
1 & -1 & -1 & \cdots & -1 & -1 \\
1 & 1 & -1 & \cdots & -1 & -1 \\
\vdots & \vdots & \vdots & \ddots & \vdots & \vdots \\
1 & 1 & 1 & \cdots & -1 & -1 \\
1 & 1 & 1 & \cdots & 1 & -1
\end{vmatrix}
\end{aligned}
$$
继续化简:
$$
\begin{aligned}
&=
\begin{vmatrix}
n+1 & n+2 & n+3 & \cdots & 2n-1 & n \\
0 & -2 & -2 & \cdots & -2 & -1 \\
0 & 0 & -2 & \cdots & -2 & -1 \\
\vdots & \vdots & \vdots & \ddots & \vdots & \vdots \\
0 & 0 & 0 & \cdots & -2 & -1 \\
0 & 0 & 0 & \cdots & 0 & -1
\end{vmatrix}
\end{aligned}
$$
这是一个上三角行列式,因此
$$
D_n = (-1)^{n-1} \cdot 2^{n-2} \cdot (n+1)
$$
---
2加边
$$
\tilde{D} =
\begin{vmatrix}
1 & 0 & 0 & \cdots & 0 \\
1 & 1 + x_1 & 1 + x_1^2 & \cdots & 1 + x_1^n \\
1 & 1 + x_2 & 1 + x_2^2 & \cdots & 1 + x_2^n \\
\vdots & \vdots & \vdots & \ddots & \vdots \\
1 & 1 + x_n & 1 + x_n^2 & \cdots & 1 + x_n^n
\end{vmatrix}
$$
$$
\tilde{D} =
\begin{vmatrix}
1 & -1 & -1 & \cdots & -1 \\
1 & x_1 & x_1^2 & \cdots & x_1^n \\
1 & x_2 & x_2^2 & \cdots & x_2^n \\
\vdots & \vdots & \vdots & \ddots & \vdots \\
1 & x_n & x_n^2 & \cdots & x_n^n
\end{vmatrix}
$$
将第一行拆为 $(2,0,0,\dots,0)$ 与 $(-1,-1,\dots,-1)$ 之和:
$$
\tilde{D} =
\begin{vmatrix}
2 & 0 & 0 & \cdots & 0 \\
1 & x_1 & x_1^2 & \cdots & x_1^n \\
1 & x_2 & x_2^2 & \cdots & x_2^n \\
\vdots & \vdots & \vdots & \ddots & \vdots \\
1 & x_n & x_n^2 & \cdots & x_n^n
\end{vmatrix}
+
\begin{vmatrix}
-1 & -1 & -1 & \cdots & -1 \\
1 & x_1 & x_1^2 & \cdots & x_1^n \\
1 & x_2 & x_2^2 & \cdots & x_2^n \\
\vdots & \vdots & \vdots & \ddots & \vdots \\
1 & x_n & x_n^2 & \cdots & x_n^n
\end{vmatrix}
$$
令左边为 $A$,右边为 $B$。
计算 $A$,按第一行展开:
$$
A = 2 \cdot
\begin{vmatrix}
x_1 & x_1^2 & \cdots & x_1^n \\
x_2 & x_2^2 & \cdots & x_2^n \\
\vdots & \vdots & \ddots & \vdots \\
x_n & x_n^2 & \cdots & x_n^n
\end{vmatrix}
= 2 \cdot \left( \prod_{i=1}^{n} x_i \right) \cdot
\begin{vmatrix}
1 & x_1 & \cdots & x_1^{n-1} \\
1 & x_2 & \cdots & x_2^{n-1} \\
\vdots & \vdots & \ddots & \vdots \\
1 & x_n & \cdots & x_n^{n-1}
\end{vmatrix}
$$
右边为范德蒙德行列式:
$$
A = 2 \prod_{i=1}^{n} x_i \cdot \prod_{1 \leq i < j \leq n} (x_j - x_i)
$$
计算 $B$,提出第一行的因子 $-1$
$$
B = (-1) \cdot
\begin{vmatrix}
1 & 1 & 1 & \cdots & 1 \\
1 & x_1 & x_1^2 & \cdots & x_1^n \\
1 & x_2 & x_2^2 & \cdots & x_2^n \\
\vdots & \vdots & \vdots & \ddots & \vdots \\
1 & x_n & x_n^2 & \cdots & x_n^n
\end{vmatrix}
$$
该行列式为 $n+1$ 阶范德蒙德行列式,变量为 $1, x_1, x_2, \dots, x_n$
$$
B = (-1) \cdot \prod_{i=1}^{n} (x_i - 1) \cdot \prod_{1 \leq i < j \leq n} (x_j - x_i)
$$
因此:
$$
\tilde{D} = A + B = \left( 2 \prod_{i=1}^{n} x_i - \prod_{i=1}^{n} (x_i - 1) \right) \cdot \prod_{1 \leq i < j \leq n} (x_j - x_i)
$$
$$
\boxed{\tilde{D} = \left(2\prod\limits_{i=1}^{n}x_i - \prod\limits_{i=1}^{n}(x_i-1)\right) \prod\limits_{1\leq i<j\leq n}(x_j-x_i)}
$$
---
14. 设$A=\begin{bmatrix}1 & -1 & 0 & -1 \\ 1 & 1 & 0 & 3 \\ 2 & 1 & 2 & 6\end{bmatrix},B=\begin{bmatrix}1 & 0 & 1 & 2 \\ 1 & -1 & a & a-1 \\ 2 & -3 & 2 & -2\end{bmatrix}$,向量$\alpha=\begin{bmatrix}0\\2\\3\end{bmatrix},\beta=\begin{bmatrix}1\\0\\-1\end{bmatrix}$.
(1)证明:方程组$Ax=\alpha$的解均为方程组$Bx=\beta$的解;
(2)若方程组$Ax=\alpha$与方程组$Bx=\beta$不同解,求$a$的值.
@ -239,7 +397,7 @@ $$
---
14. 10 分)设
15. 10 分)设
$$
\alpha_1 = (1,0,-1)^T,\quad \alpha_2 = (2,1,1)^T,\quad \alpha_3 = (1,1,1)^T
$$
@ -315,13 +473,13 @@ $$
1 & 0 & 1 & \vert & -2 \\
0 & 1 & 1 & \vert & 1 \\
0 & -1 & 0 & \vert & 2
\end{bmatrix} \\
\end{bmatrix} \\[1em]
&\rightarrow
\begin{bmatrix}
1 & 0 & 1 & \vert & -2 \\
0 & 1 & 1 & \vert & 1 \\
0 & 0 & 1 & \vert & 3
\end{bmatrix} \\
\end{bmatrix} \\[1em]
&\rightarrow
\begin{bmatrix}
1 & 0 & 0 & \vert & -5 \\
@ -346,7 +504,7 @@ $$
---
15. 12 分)设 $n$ 阶方阵 $A, B$ 满足 $AB = A + B$。
16. 12 分)设 $n$ 阶方阵 $A, B$ 满足 $AB = A + B$。
1证明 $A - E$ 可逆;
@ -368,11 +526,75 @@ $$
---
**【解】**
**(1)**
由 $AB = A + B$ 得 $(A - E)(B - E) = E$,因此 $A - E$ 可逆。
$$\text{……3 分}$$
**(2)**
由 $(A - E)(B - E) = E$ 得 $(B - E)(A - E) = E$,因此 $AB = BA$。
$$\text{……6 分}$$
**(3)**
由 $AB = A + B$ 得 $A = (A - E)B$,而 $A - E$ 可逆,故
$$
\mathrm{rank}(A) = \mathrm{rank}(B).
$$
$$\text{……9 分}$$
**(4)**
由 $AB = A + B$ 得 $A(B - E) = B$,而 $B - E$ 可逆,故
$$
A = B(B - E)^{-1}.
$$
已知
$$
B = \begin{bmatrix}
1 & -3 & 0 \\
2 & 1 & 0 \\
0 & 0 & 2
\end{bmatrix},
$$
$$
B - E = \begin{bmatrix}
0 & -3 & 0 \\
2 & 0 & 0 \\
0 & 0 & 1
\end{bmatrix}.
$$
求逆得
$$
(B - E)^{-1} = \begin{bmatrix}
0 & \frac12 & 0 \\[2pt]
-\frac13 & 0 & 0 \\[2pt]
0 & 0 & 1
\end{bmatrix}.
$$
于是
$$
A = B(B - E)^{-1} = \begin{bmatrix}
1 & -3 & 0 \\
2 & 1 & 0 \\
0 & 0 & 2
\end{bmatrix}
\begin{bmatrix}
0 & \frac12 & 0 \\[2pt]
-\frac13 & 0 & 0 \\[2pt]
0 & 0 & 1
\end{bmatrix}
= \begin{bmatrix}
1 & \frac12 & 0 \\[2pt]
-\frac13 & 1 & 0 \\[2pt]
0 & 0 & 2
\end{bmatrix}.
$$
$$\text{……12 分}$$
---
16. 设矩阵$A=\begin{bmatrix}1&2&1&2\\0&1&t&t\\1&t&0&1\end{bmatrix}$齐次线性方程组Ax=0的基础解系中含有两个解向量求Ax=0的通解。
17. 设矩阵$A=\begin{bmatrix}1&2&1&2\\0&1&t&t\\1&t&0&1\end{bmatrix}$齐次线性方程组Ax=0的基础解系中含有两个解向量求Ax=0的通解。
---

@ -1,46 +0,0 @@
#官方试卷
时量120分钟 满分100分
#### 一、单选题共5小题每小题3分共15分
1. 若$\lim\limits_{n\rightarrow\infty}a_n=4$,则当$n$充分大时,恒有
A. $|a_n|\le 1$
B. $|a_n|>2$
C. $|a_n|<2$
D. $|a_n|>4$
2. 已知$g(x)=\frac{1}{x^2}$,复合函数$y=f(g(x))$对$x$的导数为$-\frac{1}{2x}$,则$f'(\frac{1}{2})$的值为
A. $1$
B. $2$
C. $\frac{\sqrt 2}{4}$
D. $\frac{1}{2}$
3. 设$f(x)$可导且$f'(x_0)=\frac{1}{3}$,则当$\Delta x \rightarrow 0$时,$f(x)$在$x_0$处的微分$\text{d}y$是$\Delta x$的
A. 同阶无穷小
B. 低阶无穷小
C. 等价无穷小
D. 高阶无穷小
4. 设数列通项为$x_n=\begin{cases}\frac{n^2-\sqrt{n}}{n},n=2k, \\ \frac{1}{n},n=2k+1 \end{cases}(k\in \mathbb{N}^+)$,则当$n\rightarrow\infty$时,$x_n$是
A. 无穷大量
B. 无穷小量
C. 有界变量
D. 无界变量
5. 下列四个级数,**发散**的是
A. $\sum\limits_{n=1}^{\infty}{(a^{\frac{1}{n}}+a^{-\frac{1}{n}}-2)}(a>0)$
B. $\sum\limits_{n=1}^{\infty}\frac{1}{n^{2n\sin{\frac{1}{n}}}}$
C. $\sum\limits_{n=1}^{\infty}{(\frac{\cos{n!}}{n^2+1}+\frac{1}{\sqrt{n+12}})}$
D. $\sum\limits_{n=1}^{\infty}\frac{[\sqrt{2}+(-1)^n]^n}{3^n}$
#### 二、填空题共5小题每小题3分共15分
6. 函数$f(x)=\frac{\mathrm{e}^\frac{1}{x-1} \ln{|1+x|}}{(\mathrm{e}^x-1)(x-2)}$的第二类间断点的个数为____.
7. 设函数$y=x-\frac{1}{\sqrt{2}}\arctan{(\sqrt{2}\tan x)}$,则$\text{d}y|_{x=\frac{\pi}{4}}=$\_\_\_\_\_.
8. 已知级数$\sum\limits_{n=2}^{\infty}{(-1)^n\frac{1}{n^a}\ln\frac{n+1}{n-1}}$条件收敛,则常数$a$的取值范围是_____.
9. 已知函数$f(x)$在$x=1$处可导,且$f(1)=0,f'(1)=2$,则$\lim\limits_{x\rightarrow 0}{\frac{f(e^{x^2})}{\sin^2 x}}$=\_\_\_\_\_\_.
10. 曲线$y=\frac{1}{2}x^2$与曲线$y=c\ln x$相切,则常数$c$的值为\_\_\_\_\_\_.
#### 三、解答与证明题11~19小题共70分
11. 6分求极限$\lim\limits_{x\rightarrow 0}(\cos 2x + x\arcsin x)^\frac{1}{x^2}$.
12. 6分求极限$\lim\limits_{n\rightarrow\infty}\sqrt[n+2]{2\sin^2 n+\cos^2 n}$.
13. 6分已知函数$f(x)=\begin{cases}\sin 2x+1, x\le 0\\a^{2x}+b, x>0 \end{cases}$在$x=0$处可导,求常数$a,b$的值.
14. 6分设$y=y(x)$是由方程$y=x\mathrm{e}^y=1$所确定的函数,求曲线$y=y(x)$在$x=0$对应点处的切线方程.
15. 8分设函数$y=f(x)$的极坐标式为$\rho=\mathrm{e}^\theta$,求$\frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}|_{\theta=\frac{\pi}{2}}$$\frac{\mathrm{d}^2 y}{\mathrm{d}x^2}|_{\theta=\frac{\pi}{2}}$.
16. 8分设$f(x)$在$(-\infty,+\infty)$内是以$2T$为周期的连续函数,证明对任一实数$x_0$,方程$f(x)=f(x+T)$在区间$[x_0-\frac{T}{2},x_0+\frac{T}{2}]$上至少有一个根.
17. 10分求曲线$y=\frac{x^2-3x+2}{x-1}+2\ln|x-2|,(x>0)$的所有渐近线方程.
18. 10分百米跑道上正在举行百米赛跑摄影师站在50米处为4号跑道夺冠种子选手A录像摄像头始终对准选手A摄影师距离4号跑道5米若选手A以10m/s的速度从摄影师正前方经过问此时摄影镜头的角速度是多少 ![[期中试卷-18.png]]
19. 10分设$a_1=3,a_{n+1}=\frac{a_n}{2}+\frac{1}{n},n=1,2,\dots,$
(1) 证明$\lim\limits_{n\rightarrow\infty}a_n$存在并求其极限值5分
(2) 证明:对于任意实数$p$,级数$\sum\limits_{n=1}{\infty}{n^p(\frac{a_n}{a_{n+1}}-1)}$收敛. 5分

@ -1,62 +0,0 @@
#官方试卷
#民间答案
#### 一、单选题共5小题每小题3分共15分
1. 若$\lim\limits_{n\rightarrow\infty}a_n=4$,则当$n$充分大时,恒有
A. $|a_n|\le 1$
B. $|a_n|>2$
C. $|a_n|<2$
D. $|a_n|>4$
> **答案B**
> 解析:保号性
> 若$\lim\limits_{n\rightarrow\infty}a_n=4$,按照定义,$\forall \epsilon >0,\exists N, n>N\text{时},|a_n-4|<\epsilon$
> 取$\epsilon=2$,则$|a_n-4|<\epsilon$,则$2<a_n<6$B选项符合题意
2. 已知$g(x)=\frac{1}{x^2}$,复合函数$y=f(g(x))$对$x$的导数为$-\frac{1}{2x}$,则$f'(\frac{1}{2})$的值为
A. $1$
B. $2$
C. $\frac{\sqrt 2}{4}$
D. $\frac{1}{2}$
>**答案D**
>解析:复合函数求导法则
>$y'=f'(g(x))g'(x)=\frac{-2}{x^3}f'(\frac{1}{x^2})=-\frac{1}{2x}\Rightarrow f'(\frac{1}{x^2})=\frac{x^2}{4}$,即$f'(\frac{1}{x})=\frac{x}{4}(x> 0)$
>代入$x=2$得:$f'(\frac{1}{2})=\frac{1}{2}$
3. 设$f(x)$可导且$f'(x_0)=\frac{1}{3}$,则当$\Delta x \rightarrow 0$时,$f(x)$在$x_0$处的微分$\text{d}y$是$\Delta x$的
A. 同阶无穷小
B. 低阶无穷小
C. 等价无穷小
D. 高阶无穷小
> **答案A**
> 解析:同阶无穷小;微分的定义
> $\Delta x \rightarrow 0$时,$\Delta x \sim \mathrm{d}x$,又$\mathrm{d}y|_{x=x_0}=\frac{1}{3}\mathrm{d}x$,故$\mathrm{d}y$与$\Delta{x}$是同阶不等价的无穷小
4. 设数列通项为$x_n=\begin{cases}\frac{n^2-\sqrt{n}}{n},n=2k, \\ \frac{1}{n},n=2k+1 \end{cases}(k\in \mathbb{N}^+)$,则当$n\rightarrow\infty$时,$x_n$是
A. 无穷大量
B. 无穷小量
C. 有界变量
D. 无界变量
>**答案D**
>解析易错点10-无穷大与无界的辨析
>$\lim\limits_{k\to\infty}a_{2k}=+\infty$,因此$a_n$无界;然而,$\lim\limits_{k\to\infty}a_{2k+1}=0$,因此$a_n(n\to\infty)$不是无穷大
5. 下列四个级数,**发散**的是
A. $\sum\limits_{n=1}^{\infty}{(a^{\frac{1}{n}}+a^{-\frac{1}{n}}-2)}(a>0)$
B. $\sum\limits_{n=1}^{\infty}\frac{1}{n^{2n\sin{\frac{1}{n}}}}$
C. $\sum\limits_{n=1}^{\infty}{(\frac{\cos{n!}}{n^2+1}+\frac{1}{\sqrt{n+12}})}$
D. $\sum\limits_{n=1}^{\infty}\frac{[\sqrt{2}+(-1)^n]^n}{3^n}$
>**答案C**
>
#### 二、填空题共5小题每小题3分共15分
6. 函数$f(x)=\frac{\mathrm{e}^\frac{1}{x-1} \ln{|1+x|}}{(\mathrm{e}^x-1)(x-2)}$的第二类间断点的个数为____.
7. 设函数$y=x-\frac{1}{\sqrt{2}}\arctan{(\sqrt{2}\tan x)}$,则$\text{d}y|_{x=\frac{\pi}{4}}=$\_\_\_\_\_.
8. 已知级数$\sum\limits_{n=2}^{\infty}{(-1)^n\frac{1}{n^a}\ln\frac{n+1}{n-1}}$条件收敛,则常数$a$的取值范围是_____.
9. 已知函数$f(x)$在$x=1$处可导,且$f(1)=0,f'(1)=2$,则$\lim\limits_{x\rightarrow 0}{\frac{f(e^{x^2})}{\sin^2 x}}$=\_\_\_\_\_\_.
10. 曲线$y=\frac{1}{2}x^2$与曲线$y=c\ln x$相切,则常数$c$的值为\_\_\_\_\_\_.
#### 三、解答与证明题11~19小题共70分
11. 6分求极限$\lim\limits_{x\rightarrow 0}(\cos 2x + x\arcsin x)^\frac{1}{x^2}$.
12. 6分求极限$\lim\limits_{n\rightarrow\infty}\sqrt[n+2]{2\sin^2 n+\cos^2 n}$.
13. 6分已知函数$f(x)=\begin{cases}\sin 2x+1, x\le 0\\a^{2x}+b, x>0 \end{cases}$在$x=0$处可导,求常数$a,b$的值.
14. 6分设$y=y(x)$是由方程$y=x\mathrm{e}^y=1$所确定的函数,求曲线$y=y(x)$在$x=0$对应点处的切线方程.
15. 8分设函数$y=f(x)$的极坐标式为$\rho=\mathrm{e}^\theta$,求$\frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}|_{\theta=\frac{\pi}{2}}$$\frac{\mathrm{d}^2 y}{\mathrm{d}x^2}|_{\theta=\frac{\pi}{2}}$.
16. 8分设$f(x)$在$(-\infty,+\infty)$内是以$2T$为周期的连续函数,证明对任一实数$x_0$,方程$f(x)=f(x+T)$在区间$[x_0-\frac{T}{2},x_0+\frac{T}{2}]$上至少有一个根.
17. 10分求曲线$y=\frac{x^2-3x+2}{x-1}+2\ln|x-2|,(x>0)$的所有渐近线方程.
18. 10分百米跑道上正在举行百米赛跑摄影师站在50米处为4号跑道夺冠种子选手A录像摄像头始终对准选手A摄影师距离4号跑道5米若选手A以10m/s的速度从摄影师正前方经过问此时摄影镜头的角速度是多少 ![[期中试卷-18.png]]
19. 10分设$a_1=3,a_{n+1}=\frac{a_n}{2}+\frac{1}{n},n=1,2,\dots,$
(1) 证明$\lim\limits_{n\rightarrow\infty}a_n$存在并求其极限值5分
(2) 证明:对于任意实数$p$,级数$\sum\limits_{n=1}{\infty}{n^p(\frac{a_n}{a_{n+1}}-1)}$收敛. 5分
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