2013数学一 第15题(求极限)
1. 写原式:(lim_{x
o 0} frac{int_0^x (x-t)sin t^2 , dt}{x^6})
2. 分子变序:(int_0^x (x-t)sin t^2 , dt = xint_0^x sin t^2 , dt
3. 拆成两项:原式= (lim_{x
o 0} frac{xint_0^x sin t^2 , dt}{x^6}
4. 对第一项:(int_0^x sin t^2 , dt) 用泰勒,(sin t^2 = t^2
5. 对第二项:(int_0^x tsin t^2 , dt),代入泰勒得 (int_0^x (t^3
6. 两项相减:分子 = ((frac{1}{3}
7. 代入极限:(frac{frac{1}{12}x^4 + o(x^4)}{x^6} rightarrow infty),答案:极限为 (infty)。
2013数学一 第18题(中值定理证明)
1. 题目:(f(x))在([0,1])二阶可导,(|f(x)|leq a),(|f''(x)|leq b),证(|f'(0)|leq 2a + frac{b}{2})。
2. 对任意(t in (0,1]),在([0,t])上用泰勒:(f(t) = f(0) + f'(0)t + frac{f''(xi)}{2}t^2)
3. 所以 (f'(0) = frac{f(t)-f(0)}{t}
4. 取绝对值:(|f'(0)| leq frac{|f(t)|+|f(0)|}{t} + frac{b}{2}t leq frac{2a}{t} + frac{b}{2}t)
5. 右边看成(g(t)=frac{2a}{t}+frac{b}{2}t),在(t in (0,1])求最小值。求导(g'(t)=-frac{2a}{t^2}+frac{b}{2}=0),得(t=2sqrt{frac{a}{b}})
6. 讨论:若(2sqrt{frac{a}{b}} leq 1),则最小值在(t=2sqrt{frac{a}{b}})处,代入得(g(t)_{min}=2sqrt{ab})
7. 但题目要证(|f'(0)|leq 2a+frac{b}{2}),直接取(t=1):(|f'(0)| leq 2a + frac{b}{2} cdot 1 = 2a + frac{b}{2}),完事。
2013数学二 第16题(求旋转体体积)
1. 曲线 (y=frac{x^2}{2}) 与 (y=sqrt{4-x^2}) 交点为(( sqrt{2}, 1))
2. 绕 (y=1) 旋转,用切片法:体积 (V = pi int_0^1 [(R_{
ext{外}})^2
3. 外半径:从右曲线 (x=sqrt{2y}) 到 (y=1) 的距离:(1
4. 内半径:从左曲线 (x=sqrt{4-y^2}) 到 (y=1) 的距离:(sqrt{4-y^2}
其实区域由 (y=frac{x^2}{2}) 与 (y=sqrt{4-x^2}) 围成,交于 ((sqrt{2},1))。绕 (y=1) 转,对 (y) 积分从 0 到 1。
对于固定的 (y),水平线交区域于两点:左边 (x_L = sqrt{2y}) (来自抛物线),右边 (x_R = sqrt{4-y^2}) (来自圆)。
旋转半径 = 曲线上点到旋转轴 (y=1) 的距离:(1-y)。
所以截面圆环:外半径 = (1-y),内半径 = ? 不对!旋转体是实心的,这里用 柱壳法 更简单,但题可能用圆环法。
正确:旋转半径是 (1-y),但水平距离 (x) 到旋转轴的距离? 这里绕水平轴转,应用圆盘法:对 (y) 积分,半径是水平距离吗? 错!绕 y=1 转,圆盘法:每个 y 处,截面是圆环,外径是右曲线到轴的水平距离?不对!绕水平轴转,圆盘法的半径是 x的绝对值吗?不对!
其实正确方法:用 平移。令 (Y = y-1),则绕 Y=0 转。曲线变为:(Y+1 = frac{x^2}{2}) 即 (x^2=2(Y+1)),和 (Y+1=sqrt{4-x^2}) 即 (x^2+(Y+1)^2=4)。
对 (Y) 积分从 -1 到 0,体积 (V=pi int_{-1}^0 [x_2(Y)^2
其中 (x_2(Y)^2=4-(Y+1)^2) (从圆解出),(x_1(Y)^2=2(Y+1)) (从抛物线解出)。
所以 (V=pi int_{-1}^0 [4-(Y+1)^2
令 (u=Y+1),则 (u:0
o 1),(V=pi int_0^1 [4-u^2-2u] , du = pi [4u
5. 答案:(frac{8pi}{3})。