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2015年考研数学一真题
一、选择题 1—8小题.每小题4分,共32分.
1.设函数在上连续,其二阶导数的图形如右图所示,则曲线在的拐点个数为
(A)0 (B)1 (C)2 (D)3
【详解】对于连续函数的曲线而言,拐点处的二阶导数等于零或者不存在.从图上可以看出有两个二阶导数等于零的点,以及一个二阶导数不存在的点.但对于这三个点,左边的二阶导数等于零的点的两侧二阶导数都是正的,所以对应的点不是拐点.而另外两个点的两侧二阶导数是异号的,对应的点才是拐点,所以应该选(C)
2.设是二阶常系数非齐次线性微分方程的一个特解,则
(A) (B)
(C) (D)
【详解】线性微分方程的特征方程为,由特解可知一定是特征方程的一个实根.如果不是特征方程的实根,则对应于的特解的形式应该为,其中应该是一个零次多项式,即常数,与条件不符,所以也是特征方程的另外一个实根,这样由韦达定理可得,同时是原来方程的一个解,代入可得应该选(A)
3.若级数条件收敛,则依次为级数的
(A)收敛点,收敛点 (B)收敛点,发散点
(C)发散点,收敛点 (D)发散点,发散点
【详解】注意条件级数条件收敛等价于幂级数在处条件收敛,也就是这个幂级数的收敛为,即,所以的收敛半径,绝对收敛域为,显然依次为收敛点、发散点,应该选(B)
4.设D是第一象限中由曲线与直线所围成的平面区域,函数在D上连续,则( )
(A)(B)
(C) (D)
【详解】积分区域如图所示,化成极坐标方程:
也就是D:
所以,所以应该选(B).
5.设矩阵,若集合,则线性方程组有无穷多解的充分必要条件是
(A) (B)
(C) (D)
【详解】对线性方程组的增广矩阵进行初等行变换:
方程组无穷解的充分必要条件是,也就是同时成立,当然应该选(D).
6.设二次型在正交变换下的标准形为,其中,若,则在下的标准形为
(A) (B)
(C) (D)
【详解】,
所以
故选择(A).
7.若为任意两个随机事件,则( )
(A) (B)
(C) (D)
【详解】所以故选择(C).
8.设随机变量不相关,且,则( )
(A) (B) (C) (D)
【详解】
故应该选择(D).
二、填空题(本题共6小题,每小题4分,满分24分. 把答案填在题中横线上)
9.
【详解】.
10. .
【详解】只要注意为奇函数,在对称区间上积分为零,
所以
11.若函数是由方程确定,则 .
【详解】设,则
且当时,,所以
也就得到
12.设是由平面和三个坐标面围成的空间区域,则
.
【详解】注意在积分区域内,三个变量具有轮换对称性,也就是
13.阶行列式 .
【详解】按照第一行展开,得,有
由于,得.
14.设二维随机变量服从正态分布,则 .
【详解】由于相关系数等于零,所以X,Y都服从正态分布,,且相互独立.
则.
三、解答题
15.(本题满分10分)设函数,在时为等价无穷小,求常数的取值.
【详解】当时,把函数展开到三阶的马克劳林公式,得
由于当时,是等价无穷小,则有,
解得,
16.(本题满分10分)
设函数在定义域上的导数大于零,若对任意的,曲线在点处的切线与直线及轴所围成区域的面积恒为4,且,求的表达式.
【详解】在点处的切线方程为
令,得
曲线在点处的切线与直线及轴所围成区域的面积为
整理,得,解方程,得,由于,得
所求曲线方程为
17.(本题满分10分)
设函数,曲线,求在曲线上的最大方向导数.
【详解】显然.
在处的梯度
在处的最大方向导数的方向就是梯度方向,最大值为梯度的模
所以此题转化为求函数在条件下的条件极值.用拉格朗日乘子法求解如下:
令
解方程组,得几个可能的极值点,
进行比较,可得,在点或处,方向导数取到最大,为
18.(本题满分10分)
(1)设函数都可导,利用导数定义证明;
(2)设函数都可导,,写出的求导公式.
【详解】(1)证明:设
由导数的定义和可导与连续的关系
(2)
19.(本题满分10分)
已知曲线L的方程为,起点为,终点为,计算曲线积分.
【详解】曲线L的参数方程为
起点对应,终点为对应.
20.(本题满分11分)
设向量组为向量空间的一组基,.
(1)证明:向量组为向量空间的一组基;
(2)当为何值时,存在非零向量,使得在基和基下的坐标相同,并求出所有的非零向量
【详解】(1),
因为,且显然线性无关,所以是线性无关的,当然是向量空间的一组基.
(2)设非零向量在两组基下的坐标都是,则由条件
可整理得:,所以条件转化为线性方程组
存在非零解.
从而系数行列式应该等于零,也就是
由于显然线性无关,所以,也就是.
此时方程组化为,
由于线性无关,所以,通解为,其中为任意常数.
所以满足条件的其中为任意不为零的常数.
21.(本题满分11分)
设矩阵相似于矩阵.
(1)求的值;
(2)求可逆矩阵,使为对角矩阵.
【详解】(1)因为两个矩阵相似,所以有,.
也就是.
(2)由,得A,B的特征值都为
解方程组,得矩阵A的属于特征值的线性无关的特征向量为;
解方程组得矩阵A的属于特征值的线性无关的特征向量为
令,则
22.(本题满分11分)设随机变量X的概率密度为
对X进行独立重复的观测,直到第2个大于3的观测值出现时停止,记为次数.
求的分布函数;
(1) 求的概率分布;
(2) 求数学期望
【详解】(1)X进行独立重复的观测,得到观测值大于3的概率为
显然Y的可能取值为
且
(2)设
23.(本题满分11分)
设总体的概率密度为
其中为未知参数,是来自总体的简单样本.
(1)求参数的矩估计量;
(2)求参数的最大似然估计量.
【详解】(1)总体的数学期望为
令,解得参数的矩估计量:.
(2)似然函数为
显然是关于的单调递增函数,为了使似然函数达到最大,只要使尽可能大就可以,所以
参数的最大似然估计量为