大学高数期末考试题

余年寄山水
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2020年08月03日 01:33
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第一学期高等数学期末考试试卷答案
一.计算题(本题满分35分,共有5道小题,每道小题7分),
1.求极限
解:
x

1cosx

2
x
lim
x0
sin
3
x

x
x< br>
1cosx

x
1cosx

2


1


1
x
x
2



1cosx

2
2

l im

lim


lim

333
x0x0x0
sinxxx

lim
e

1cosx

xln


2
< br>1
x0
x
3
lim
e
x0
1lim
1cosx
x0
xln
2

1cosx

xln


2

xln
1cosx 1cosx
ln
22

lim
32
x0
xx

lim
sinx1


x0

1co sx

2x4
3
x
2
2.设
x0
时,
f

x

与是等价无穷小,
2
解:

f

t

dt

Ax
0
3
x
k
等价无穷小,求常数
k

A

3
x
由于当
x0
时,

0
f< br>
t

dt

Ax
k
等价无穷小,所以lim

f

t

dt
0
x
x0
Ax
k
1
.而
2


1x3
1
3

ftdt
fx

3

32
fx
2
3
3
x
2
3x
0

limlim

lim
2
kk1
x 0x0x0

AxAkxAkx
k1
3

x

2

11
1k1,A
所以,
lim
.因 此,.
x0
6Akx
k1
6
3
x




22


33
1

 lim
xx
lim

k1k1
x0x0
6Akx6Akx



3.如果不定积分


x1


1x

2
2
x
2
axb
dx
中不含有对数函数,求常数
a

b
应满足的条件.
解:




x1


1x
2
x
2
axb
2

化为部分分式,有

x
2
axb
x1

2

1x
2

ABCxD


2
2
x1

x1

1x
因此不定积分


x1


1x
< br>2
2
x
2
axb
dx
中不含有对数函数的充分必 要条件是上式中的待定系数
AC0


x
2
ax b

x1

2

1x
2

BDB

1x
2

D

x1


22
2
2

x1

1 x

x1


1x

2
222
所以,有
xaxbB1xD

x1


< br>BD

x2Dx

BD


2< br>
比较上式两端的系数,有
1BD,
5
2
a2D,b BD
.所以,得
b1

5.计算定积分
min1,
0


x2

dx

解:

min1,


x2
x2




1
x21

x21
x1

1

2x1x2





x22x3


x3

1
5
2
所以,
min1,
0


x2

dx

1dx


2x

dx


x2

dx
012
12< br>5
2
13

8
5.设曲线
C
的极坐标方程为
rasin
解:
曲线
rasin
3

3
3

3
,求曲线
C
的全长.

3
一周的定义域为
0
3

2
2

3


,即
0
3

.因此曲线
C
的全长为
6

s 


r





r




d



2
00< br>asin

3
asin
24

3
cos< br>2

3
3

d



as in
2
0

3
d



a

32


二.(本题满分45分,共有5道小题,每道小题9分),
6.求出函数
f

x

lim
n
解:
sin


x

2n
的所有间断点,并指出 这些间断点的类型.
1

2x

1


sin


x

x
2

11
x

sin


x


22
 
fxlim

2n

n
1

2x

11


x
22

1

0x


2因此
x
1

11

x
2

是函数
f

x

的间断点.
22
x
1
2
x
1
2
x
1
2
lim

f

x

lim

00

lim

f

x

lim

sin


x

1
,因此
xx
1
2
1
是函数
f

x

的第一类可
2
去型间断点.

lim

f

x

lim

sin


x

1

lim

f

x

 lim

00
,因此
x
x
1
2
x 
1
2
x
1
2
x
1
2
1
是函数
f

x

的第一类可去型
2
间断点 .
7.设

是函数
f

x

 arcsinx
在区间

0,
求极限
lim
解:

f

x

arcsinx
在区间

0,
b

上使用Lagrange(拉格朗日)中值定理中的“中值”,

b
b0

b

上应用Lagrange中值 定理,知存在



0,b

,使得
arcsi nbarcsin0
2
1
1

2

b0< br>


b

所以,

2
1< br>
.因此,
arcsinb


b

1

2


2
arcsinb

b
2
arcsinb

lim
2

lim
2
lim

2
2
b0
b
b0b0
b
b

arcsinb


ta rcsinb
,则有
2


t
2
sin
2< br>tt
2
sin
2
t
lim

lim
2
lim
2

4
b0
b
t0
tsin
2
t
t0
t

lim

2
2tsin2t22cos2t11cos2t12sin2t1
limlimlim

t0t0
4t
3
12t
2
6
t0
t
2
6
t0
2t3
所以,< br>lim

b
b0

1

3
1x
8.设
f

x


解:


e
0
y

2y

dy
,求

f

x

dx

0
1
f

x

dxxf

x



xf


x

dx

1
0< br>00
1x
11
在方程
f

x


11

e
0
y

2y

dy
中,令
x1
,得
0

f

1< br>


e
0
y

2y

dy

e
y

2y

dy0
. < br>0
y

2y

再在方程
f

x< br>

1
1x

e
0
dy
两端对< br>x
求导,得
f


x

e
11
1x
2

因此,

f

x

dxxf

x



xf


x

dx

xf


x
< br>dx

1
0
000
1

xe
0

1x
2
1
dxe

xe
x< br>0
x2
2
1

1
2

dxe< br>
e
x



e1



2

0
2
1
9.研究方程
eax
解:
设函数
f

x

axe
2x

a0

在区间

,

内实根的个数.
1

f


x

2axe
x
ax
2
e
x
ax

2x

e
x


f


x

0
,得函数
f
< br>x

的驻点
x
1
0,
由于
a0
,所以

limf

x

limaxe
xx
x
2
2


2x
1



x
2
2x2
1

alim
x
1alim
x
1 alim
x
11

x
e
x
e
x
e

limf

x

limaxe
xx
2x


因此,得函数
f

x

的性态
x





,


0


0

0


0,2




2

0

4ae
2
1


2,







f


x


f

x






1





1

e
2
2x
⑴ 若
4ae10
,即
a 
时,函数
f

x

axe1

< br>,0



0,2



2, 


4
2
各有一个零点,即方程
eax


,
x2


内有3个实根.
e
2
2x
⑵ 若
4ae10
,即
a 
时,函数
f

x

axe1

< br>,0



0,

内各有一个零
4
2
点,即方程
eax


,
x2


内有2个实根.
e
2
2x
⑶ 若
4ae10
,即
a
时,函数
f

x
axe1


,0

有一个零点,即方程
4< br>2
e
x
ax
2


,

内有1个实根.
10.设函数
f

x

可导,且满足
f


x

x

f


x
< br>1


f

0

0

试求函数
f

x

的极值.
解:
在方程
f


x

x
f


x

1

中令
tx,得
f


t

t

f


t

1

,即
f


x

x

f


x
1


在方程组


f

x

xf


x

x
中消去< br>f


x

,得

xf
< br>
x

f


x

xxx
2
f


x



1x
2
tt
2
dt
.即 积分,注意
f

0

0
,得
f

x

f

0



2
1t
0
x


tt
2
1

f

x
< br>

dtxln

1x
2

arc tanx

2
1t2
0
xx
2
12xx
2

f


x


得函数
f
x

的驻点
x
1
0,x
2
1
. 而
f


x


.所以,
2
2
1x
2
1x
x

f


0

10

f

1


1
0

2
1

ln2
是函数
f

x

极大值.
24
所以,
f

0

0
是函数
f

x

极小值;
f

1

1< br>三.应用题与证明题(本题满分20分,共有2道小题,每道小题10分),
11.求 曲线
yx
的一条切线,使得该曲线与切线
l
及直线
x0

x2
所围成的图形绕
x
轴旋
转的旋转体的体积为最小.
解:
设切点坐标为
t,

t
,由
y

1
2t
,可知曲线
yx

t,

t
处的切线方程为

yt
因此所求旋转体的体积为
2




1

xt

< br>

V





0


2t
2
1
2t

xt

,或
y
1
2t

xt





8


x

dx 

42t


4

3t



2
所以,
dV


8
22




2
2

0
.得驻点
t 
,舍去
t
.由于
dt4

3t
33

d
2
V

dt
2

2
t
3

16
43t
2

t
2
3
0
,因而函数
V

t
2
处达到极小值,而且也是最小值.因此所求切
3
线方程为< br>y
31
x

42
12.设函数
f
x

在闭区间

0,1

上连续,在开区间

0,1

内可导,且
2

f

x

e

arctanxdx
0
1

f

1

0

2


证明:至少存 在一点



0,1

,使得
f





解:
1

1


arctan

2

因为
f

x

在闭区间

0,1

上连续,所以由积分中 值定理,知存在



0,


2
,使得



2


e
f

x

arctanxdx
2



a rctan


0

e
f
2

由于

e
f

x

arctanxdx
1
0
2
,所以,
2

e
f

< br>
arctan


1
2
.再由
f

1

0
,得
e
f


< br>arctan




1

4
e
f
arctan1

作函数
g

x
< br>e
f

x

arctanx
,则函数在区间


,1



0,1

上连续,在区 间


,
Rolle中值定理,存在




,1



0,1

,使得
g




0
.而

x


g


x

e
f

x

f


x

arctanx
e
f1x
2

所以存在




,1



0,1

,使得

ef




e
f


f



arctan


1
< br>2
0

由于
e
f



0
,所以
f




arctan


1
1

2
0
,即
f




1

1

2

arctan









内可导.所以由
1





一个处处像别人表明自己优秀的,恰恰证明了他(她)并不优秀,或者说缺什么,便炫耀什么。
真正的优秀,并不是指一个人完美无缺,偶像般的光芒四射。而是要真实地活着,真实地爱着。
对生活饱有热情,满足与一些小确幸,也要经得起诱惑,耐得住寂寞,内心始终如孩童般的纯真。
要知道,你走的每一步,都是为了遇见更好的自己,都是为了不辜负所有的好年华。
一个真实的人,一定也是个有担当的。
不论身处何地,居于何种逆境,他(她)们都不会畏惧坎坷 和暴风雨的袭击。因为知道活着的意义,就是真实的直面风浪。


生而为人,我们可以失败,却不能败的没有风骨,甚至连挑战的资格都不敢有。
人当如玉,无骨不去其身。生于尘,立于世,便该有一颗宽厚仁德之心,便有一份容天下之事的气度。
一个真实的人,但是又不会过于执着。
因为懂得,水至清则无鱼,人至察则无徒的道理。完美主义 者最大的悲哀,就是活得不真实,不知道审时度势,适可而止。
一扇窗,推开是艳阳天,关闭,也 要安暖向阳。不烦不忧,该来的就用心珍惜,坦然以对;要走的就随它去,无怨无悔。
人活着,就 是在修行,最大的乐趣,就是从痛苦中寻找快乐。以积极的状态,过好每一天,生活不完美,我们也要向美而生。
一个真实的人,一定是懂爱的。
时光的旅途中,大多数都是匆匆擦肩的过客。只有那 么微乎其微的人,才可以相遇,结伴同行。而这样的结伴一定又是基于志趣相投,心性相近的品性。
最好的爱,不是在于共富贵,而是可以共患难,就像一对翅膀,只有相互拥抱着才能飞翔。爱似琉璃,正是因为纯 粹干净,不沾染俗世的美。
懂爱的人,一定是真实的人。正是因为懂得真爱的不易,所以更是以真 面目面对彼此,十指紧扣,甘愿与爱的人把世间各种风景都看透,无论风雨,安暖相伴。
一个真实的人,定然是有着大智慧的。
人生在世,什么都追求好,追求完美,虽然这是一种积极的 思想,却会很累,不仅自己累,身边人也会因为你而累。到最后就会在疲于奔命中,丧失自我。
“ 兰居幽谷,虽孤独亦芬芳;梅开偏隅,虽寂静亦流香,”这便是一份淡泊和沉稳。一些事尽力了就好,无愧别人, 无愧己心,认真地活着,便是不辜负。
因为懂得,人生的风景,最终是回归到心灵的本源。和谐共生,平等友爱,才是对生命的尊重和对自己的珍视。











第一学期高等数学期末考试试卷答案
一.计算题(本题满分35分,共有5道小题,每道小题7分),
1.求极限
解:
x

1cosx

2
x
lim
x0
sin
3
x

x
x< br>
1cosx

x
1cosx

2


1


1
x
x
2



1cosx

2
2

l im

lim


lim

333
x0x0x0
sinxxx

lim
e

1cosx

xln


2
< br>1
x0
x
3
lim
e
x0
1lim
1cosx
x0
xln
2

1cosx

xln


2

xln
1cosx 1cosx
ln
22

lim
32
x0
xx

lim
sinx1


x0

1co sx

2x4
3
x
2
2.设
x0
时,
f

x

与是等价无穷小,
2
解:

f

t

dt

Ax
0
3
x
k
等价无穷小,求常数
k

A

3
x
由于当
x0
时,

0
f< br>
t

dt

Ax
k
等价无穷小,所以lim

f

t

dt
0
x
x0
Ax
k
1
.而
2


1x3
1
3

ftdt
fx

3

32
fx
2
3
3
x
2
3x
0

limlim

lim
2
kk1
x 0x0x0

AxAkxAkx
k1
3

x

2

11
1k1,A
所以,
lim
.因 此,.
x0
6Akx
k1
6
3
x




22


33
1

 lim
xx
lim

k1k1
x0x0
6Akx6Akx



3.如果不定积分


x1


1x

2
2
x
2
axb
dx
中不含有对数函数,求常数
a

b
应满足的条件.
解:




x1


1x
2
x
2
axb
2

化为部分分式,有

x
2
axb
x1

2

1x
2

ABCxD


2
2
x1

x1

1x
因此不定积分


x1


1x
< br>2
2
x
2
axb
dx
中不含有对数函数的充分必 要条件是上式中的待定系数
AC0


x
2
ax b

x1

2

1x
2

BDB

1x
2

D

x1


22
2
2

x1

1 x

x1


1x

2
222
所以,有
xaxbB1xD

x1


< br>BD

x2Dx

BD


2< br>
比较上式两端的系数,有
1BD,
5
2
a2D,b BD
.所以,得
b1

5.计算定积分
min1,
0


x2

dx

解:

min1,


x2
x2




1
x21

x21
x1

1

2x1x2





x22x3


x3

1
5
2
所以,
min1,
0


x2

dx

1dx


2x

dx


x2

dx
012
12< br>5
2
13

8
5.设曲线
C
的极坐标方程为
rasin
解:
曲线
rasin
3

3
3

3
,求曲线
C
的全长.

3
一周的定义域为
0
3

2
2

3


,即
0
3

.因此曲线
C
的全长为
6

s 


r





r




d



2
00< br>asin

3
asin
24

3
cos< br>2

3
3

d



as in
2
0

3
d



a

32


二.(本题满分45分,共有5道小题,每道小题9分),
6.求出函数
f

x

lim
n
解:
sin


x

2n
的所有间断点,并指出 这些间断点的类型.
1

2x

1


sin


x

x
2

11
x

sin


x


22
 
fxlim

2n

n
1

2x

11


x
22

1

0x


2因此
x
1

11

x
2

是函数
f

x

的间断点.
22
x
1
2
x
1
2
x
1
2
lim

f

x

lim

00

lim

f

x

lim

sin


x

1
,因此
xx
1
2
1
是函数
f

x

的第一类可
2
去型间断点.

lim

f

x

lim

sin


x

1

lim

f

x

 lim

00
,因此
x
x
1
2
x 
1
2
x
1
2
x
1
2
1
是函数
f

x

的第一类可去型
2
间断点 .
7.设

是函数
f

x

 arcsinx
在区间

0,
求极限
lim
解:

f

x

arcsinx
在区间

0,
b

上使用Lagrange(拉格朗日)中值定理中的“中值”,

b
b0

b

上应用Lagrange中值 定理,知存在



0,b

,使得
arcsi nbarcsin0
2
1
1

2

b0< br>


b

所以,

2
1< br>
.因此,
arcsinb


b

1

2


2
arcsinb

b
2
arcsinb

lim
2

lim
2
lim

2
2
b0
b
b0b0
b
b

arcsinb


ta rcsinb
,则有
2


t
2
sin
2< br>tt
2
sin
2
t
lim

lim
2
lim
2

4
b0
b
t0
tsin
2
t
t0
t

lim

2
2tsin2t22cos2t11cos2t12sin2t1
limlimlim

t0t0
4t
3
12t
2
6
t0
t
2
6
t0
2t3
所以,< br>lim

b
b0

1

3
1x
8.设
f

x


解:


e
0
y

2y

dy
,求

f

x

dx

0
1
f

x

dxxf

x



xf


x

dx

1
0< br>00
1x
11
在方程
f

x


11

e
0
y

2y

dy
中,令
x1
,得
0

f

1< br>


e
0
y

2y

dy

e
y

2y

dy0
. < br>0
y

2y

再在方程
f

x< br>

1
1x

e
0
dy
两端对< br>x
求导,得
f


x

e
11
1x
2

因此,

f

x

dxxf

x



xf


x

dx

xf


x
< br>dx

1
0
000
1

xe
0

1x
2
1
dxe

xe
x< br>0
x2
2
1

1
2

dxe< br>
e
x



e1



2

0
2
1
9.研究方程
eax
解:
设函数
f

x

axe
2x

a0

在区间

,

内实根的个数.
1

f


x

2axe
x
ax
2
e
x
ax

2x

e
x


f


x

0
,得函数
f
< br>x

的驻点
x
1
0,
由于
a0
,所以

limf

x

limaxe
xx
x
2
2


2x
1



x
2
2x2
1

alim
x
1alim
x
1 alim
x
11

x
e
x
e
x
e

limf

x

limaxe
xx
2x


因此,得函数
f

x

的性态
x





,


0


0

0


0,2




2

0

4ae
2
1


2,







f


x


f

x






1





1

e
2
2x
⑴ 若
4ae10
,即
a 
时,函数
f

x

axe1

< br>,0



0,2



2, 


4
2
各有一个零点,即方程
eax


,
x2


内有3个实根.
e
2
2x
⑵ 若
4ae10
,即
a 
时,函数
f

x

axe1

< br>,0



0,

内各有一个零
4
2
点,即方程
eax


,
x2


内有2个实根.
e
2
2x
⑶ 若
4ae10
,即
a
时,函数
f

x
axe1


,0

有一个零点,即方程
4< br>2
e
x
ax
2


,

内有1个实根.
10.设函数
f

x

可导,且满足
f


x

x

f


x
< br>1


f

0

0

试求函数
f

x

的极值.
解:
在方程
f


x

x
f


x

1

中令
tx,得
f


t

t

f


t

1

,即
f


x

x

f


x
1


在方程组


f

x

xf


x

x
中消去< br>f


x

,得

xf
< br>
x

f


x

xxx
2
f


x



1x
2
tt
2
dt
.即 积分,注意
f

0

0
,得
f

x

f

0



2
1t
0
x


tt
2
1

f

x
< br>

dtxln

1x
2

arc tanx

2
1t2
0
xx
2
12xx
2

f


x


得函数
f
x

的驻点
x
1
0,x
2
1
. 而
f


x


.所以,
2
2
1x
2
1x
x

f


0

10

f

1


1
0

2
1

ln2
是函数
f

x

极大值.
24
所以,
f

0

0
是函数
f

x

极小值;
f

1

1< br>三.应用题与证明题(本题满分20分,共有2道小题,每道小题10分),
11.求 曲线
yx
的一条切线,使得该曲线与切线
l
及直线
x0

x2
所围成的图形绕
x
轴旋
转的旋转体的体积为最小.
解:
设切点坐标为
t,

t
,由
y

1
2t
,可知曲线
yx

t,

t
处的切线方程为

yt
因此所求旋转体的体积为
2




1

xt

< br>

V





0


2t
2
1
2t

xt

,或
y
1
2t

xt





8


x

dx 

42t


4

3t



2
所以,
dV


8
22




2
2

0
.得驻点
t 
,舍去
t
.由于
dt4

3t
33

d
2
V

dt
2

2
t
3

16
43t
2

t
2
3
0
,因而函数
V

t
2
处达到极小值,而且也是最小值.因此所求切
3
线方程为< br>y
31
x

42
12.设函数
f
x

在闭区间

0,1

上连续,在开区间

0,1

内可导,且
2

f

x

e

arctanxdx
0
1

f

1

0

2


证明:至少存 在一点



0,1

,使得
f





解:
1

1


arctan

2

因为
f

x

在闭区间

0,1

上连续,所以由积分中 值定理,知存在



0,


2
,使得



2


e
f

x

arctanxdx
2



a rctan


0

e
f
2

由于

e
f

x

arctanxdx
1
0
2
,所以,
2

e
f

< br>
arctan


1
2
.再由
f

1

0
,得
e
f


< br>arctan




1

4
e
f
arctan1

作函数
g

x
< br>e
f

x

arctanx
,则函数在区间


,1



0,1

上连续,在区 间


,
Rolle中值定理,存在




,1



0,1

,使得
g




0
.而

x


g


x

e
f

x

f


x

arctanx
e
f1x
2

所以存在




,1



0,1

,使得

ef




e
f


f



arctan


1
< br>2
0

由于
e
f



0
,所以
f




arctan


1
1

2
0
,即
f




1

1

2

arctan









内可导.所以由
1





一个处处像别人表明自己优秀的,恰恰证明了他(她)并不优秀,或者说缺什么,便炫耀什么。
真正的优秀,并不是指一个人完美无缺,偶像般的光芒四射。而是要真实地活着,真实地爱着。
对生活饱有热情,满足与一些小确幸,也要经得起诱惑,耐得住寂寞,内心始终如孩童般的纯真。
要知道,你走的每一步,都是为了遇见更好的自己,都是为了不辜负所有的好年华。
一个真实的人,一定也是个有担当的。
不论身处何地,居于何种逆境,他(她)们都不会畏惧坎坷 和暴风雨的袭击。因为知道活着的意义,就是真实的直面风浪。


生而为人,我们可以失败,却不能败的没有风骨,甚至连挑战的资格都不敢有。
人当如玉,无骨不去其身。生于尘,立于世,便该有一颗宽厚仁德之心,便有一份容天下之事的气度。
一个真实的人,但是又不会过于执着。
因为懂得,水至清则无鱼,人至察则无徒的道理。完美主义 者最大的悲哀,就是活得不真实,不知道审时度势,适可而止。
一扇窗,推开是艳阳天,关闭,也 要安暖向阳。不烦不忧,该来的就用心珍惜,坦然以对;要走的就随它去,无怨无悔。
人活着,就 是在修行,最大的乐趣,就是从痛苦中寻找快乐。以积极的状态,过好每一天,生活不完美,我们也要向美而生。
一个真实的人,一定是懂爱的。
时光的旅途中,大多数都是匆匆擦肩的过客。只有那 么微乎其微的人,才可以相遇,结伴同行。而这样的结伴一定又是基于志趣相投,心性相近的品性。
最好的爱,不是在于共富贵,而是可以共患难,就像一对翅膀,只有相互拥抱着才能飞翔。爱似琉璃,正是因为纯 粹干净,不沾染俗世的美。
懂爱的人,一定是真实的人。正是因为懂得真爱的不易,所以更是以真 面目面对彼此,十指紧扣,甘愿与爱的人把世间各种风景都看透,无论风雨,安暖相伴。
一个真实的人,定然是有着大智慧的。
人生在世,什么都追求好,追求完美,虽然这是一种积极的 思想,却会很累,不仅自己累,身边人也会因为你而累。到最后就会在疲于奔命中,丧失自我。
“ 兰居幽谷,虽孤独亦芬芳;梅开偏隅,虽寂静亦流香,”这便是一份淡泊和沉稳。一些事尽力了就好,无愧别人, 无愧己心,认真地活着,便是不辜负。
因为懂得,人生的风景,最终是回归到心灵的本源。和谐共生,平等友爱,才是对生命的尊重和对自己的珍视。










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