【考研类试卷】考研数学二-99及答案解析.doc
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1、考研数学二-99 及答案解析(总分:100.00,做题时间:90 分钟)一、填空题(总题数:7,分数:7.00)1.微分方程 y“+y=-2x 的通解为 1 (分数:1.00)2.微分方程 y“+2y“+5y=0 的通解为 1 (分数:1.00)3.微分方程 y“-4y=e 2x 的通解为 1 (分数:1.00)4.二阶常系数非齐次线性微分方程 y“-4y“+3y=2e 2x 的通解为 1 (分数:1.00)5.3 阶常系数线性齐次微分方程 y“-2y“+y“-2y=0 的通解为 y= 1 (分数:1.00)6.已知 y 1 =e 3x -xe 2x ,y 2 =e x -xe 2x =-xe
2、 2x 是某二阶常系数非齐次线性微分方程的 3 个解,则该方程满足条件 y| x=0 =0,y“| x=0 =1 的解为 y= 1 (分数:1.00)7.设函数 y=y(x)是微分方程 y“+y“-2y=0 的解,且在 x=0 处 y(x)取得极值 3,则 y(x)= 1 (分数:1.00)二、解答题(总题数:24,分数:93.00)8.已知 y 1 =xe x +e 2x ,y 2 =xe x -e -x ,y 3 =xe x +e 2x -e -x 是某二阶线性非齐次微分方程的三个解,求此微分方程 (分数:3.00)_9.利用代换 (分数:3.00)_10.用变量代换 x=cost(0t)
3、化简微分方程(1-x 2 )y“-xy“+y=0,并求其满足 y| x=0 =1,y“| x=0 =2的特解 (分数:3.00)_11.已知 y 1 (x)=e x ,y 2 (x)=u(x)e x 是二阶微分方程(2x-1)y“-(2x+1)y“+2y=0 的两个解若 u(-1)=e,u(0)=-1,求 u(x),并写出该微分方程的通解 (分数:3.00)_12.设 (分数:3.00)_13.已知函数 f(x)在(0,+)内可导,f(x)0, ,且满足 (分数:3.00)_14.设 y=y(x)是区间(-,)内过点 (分数:3.00)_15.设函数 y=f(x)由参数方程 所确定,其中 (t
4、)具有 2 阶导数,且 ,“(1)=6,已知 (分数:3.00)_已知函数 f(x)满足方程 f“(x)+f“(x)-2f(x)=0 及 f“(x)+f(x)=2e x (分数:6.00)(1).求 f(x)的表达式;(分数:3.00)_(2).求曲线 (分数:3.00)_16.设函数 y=y(x)满足微分方程 y“-3y“+2y=2e x ,且其图形在点(0,1)处的切线与曲线 y=x 2 -x+1 在该点的切线重合,求函数 y=y(x) (分数:3.00)_17.设 y=y(x)是一向上凸的连续曲线,其上任意一点(x,y)处的曲率为 (分数:3.00)_设 L 是一条平面曲线,其上任意一点
5、 P(x,y)(x0)到坐标原点的距离,恒等于该点处的切线在 y 轴上的截距,且 L 经过点 (分数:6.00)(1).试求曲线 L 的方程;(分数:3.00)_(2).求 L 位于第一象限部分的一条切线,使该切线与 L 以及两坐标轴所围图形的面积最小(分数:3.00)_18.设函数 y(x)具有二阶导数,且曲线 l:y=y(x)与直线 y=x 相切于原点记 为曲线 l 在点(x,y)处切线的倾角,若 (分数:3.00)_19.设曲线 L 的极坐标方程为 r=r(),M(r,)为 L 上任一点,M 0 (2,0)为 L 上一定点若极径 OM 0 、OM 与曲线 L 所围成的曲边扇形面积值等于
6、L 上 M 0 、M 两点间弧长值的一半,求曲线 L 的方程 (分数:3.00)_20.设函数 y(x)(x0)二阶可导,且 y“(x)0,y(0)=1过曲线 y=y(x)上任意一点 P(x,y)作该曲线的切线及 x 轴的垂线,上述两直线与 x 轴所围成的三角形的面积记为 S 1 ,区间0,x上以 y=y(x)为曲边的曲边梯形面积记为 S 2 ,并设 2S 1 -S 2 恒为 1,求此曲线 y=y(x)的方程 (分数:3.00)_21.如图所示,C 1 和 C 2 分别是 和 y=e x 的图像,过点(0,1)的曲线 C 3 是一单调增函数的图像过 C 2 上任一点 M(x,y)分别作垂直于
7、x 轴和 y 轴的直线 l x 和 l y 记 C 1 ,C 2 与 l x 所围图形的面积为 S 1 (x);C 2 ,C 3 与 l y 所围图形的面积为 S 2 (y)如果总有 S 1 (x)=S 2 (y),求曲线 C 3 的方程 x=(y) (分数:3.00)_22.设 f(x)是区间0,+)上具有连续导数的单调增加函数,且 f(0)=1对任意的 t0,+),直线x=0,x=t,曲线 y=f(x)以及 x 轴所围成的曲边梯形绕 x 轴旋转一周生成一旋转体若该旋转体的侧面积在数值上等于其体积的 2 倍,求函数 f(x)的表达式 (分数:3.00)_23.设单位质点在水平面内作直线运动,
8、初速度 v| t=0 =v 0 已知阻力与速度成正比(比例常数为 1),问t 为多少时此质点的速度为 (分数:3.00)_24.某湖泊的水量为 V,每年排入湖泊内含污染物 A 的污水量为 ,流入湖泊内不含 A 的水量为 ,流出湖泊的水量为 已知 1999 年底湖中 A 的含量为 5m 0 ,超过国家规定指标为了治理污染,从 2000 年初起,限定排入湖泊中含 A 污水的浓度不超过 (分数:3.00)_25.一个半球体状的雪堆,其体积融化的速率与半球面面积 S 成正比,比例常数 K0假设在融化过程中雪堆始终保持半球体状,已知半径为 r 0 的雪堆在开始融化的 3 小时内,融化了其体积的 (分数:
9、3.00)_26.有一平底容器,其内侧壁是由曲线 x=(y)(y0)绕 y 轴旋转而成的旋转曲面(如图所示),容器的底面圆的半径为 2m根据设计要求,当以 3m 3 /min 的速率向容器内注入液体时,液面的面积将以 m 2 /min 的速率均匀扩大(假设注入液体前,容器内无液体) (分数:3.00)_27.已知高温物体置于低温介质中,任一时刻该物体温度对时间的变化率与该时刻物体和介质的温差成正比现将一初始温度为 120的物体在 20恒温介质中冷却,30min 后该物体温度降至 30,若要将该物体的温度继续降至 21,还需冷却多长时间? (分数:8.00)_28.从船上向海中沉放某种探测仪器,
10、按探测要求,需确定仪器的下沉深度 y(从海平面算起)与下沉速度v 之间的函数关系设仪器在重力作用下,从海平面由静止开始垂直下沉,在下沉过程中还受到阻力和浮力的作用设仪器的质量为 m,体积为 B,海水比重为 ,仪器所受的阻力与下沉速度成正比,比例系数为 k(k0)试建立 y 与 v 所满足的微分方程,并求出函数关系式 y=y(v) (分数:8.00)_29.某种飞机在机场降落时,为了减少滑行距离,在触地的瞬间,飞机尾部张开减速伞,以增大阻力,使飞机迅速减速并停下现有一质量为 9000kg 的飞机,着陆时的水平速度为 700km/h经测试,减速伞打开后,飞机所受的总阻力与飞机的速度成正比(比例系数
11、为 k=6.010 6 )问从着陆点算起,飞机滑行的最长距离是多少? (分数:8.00)_考研数学二-99 答案解析(总分:100.00,做题时间:90 分钟)一、填空题(总题数:7,分数:7.00)1.微分方程 y“+y=-2x 的通解为 1 (分数:1.00)解析:y=-2x+C 1 cosx+C 2 sinx,其中 C 1 ,C 2 为任意常数 解析 特征方程为 r 2 +1=0,解得 r 1 =i,r 2 =-i 对应的齐次方程的通解为 2.微分方程 y“+2y“+5y=0 的通解为 1 (分数:1.00)解析:y=e -x (C 1 cos2x+C 2 sin2x),其中 C 1 ,
12、C 2 为任意常数 解析 特征方程为 r 2 +2r+5=0,r 1,2 =-12i 故通解为 y=C 1 e -x cos2x+C 2 e -x sin2x3.微分方程 y“-4y=e 2x 的通解为 1 (分数:1.00)解析: 解析 特征方程为:r 2 -4=0,解得 r 1 =2,r 2 =-2,故 y“-4y=0 的通解 Y=C 1 e -2x +C 2 e 2x 由于非齐次方程右端的非齐次项为 e 2x ,指数上的 2 为特征方程的单根,故原方程特解可设为 y * =Axe 2x ,代入原方程化简得 故所求通解为 4.二阶常系数非齐次线性微分方程 y“-4y“+3y=2e 2x 的
13、通解为 1 (分数:1.00)解析:C 1 e 3x +C 2 e x -2e 2x ,其中 C 1 ,C 2 为任意常数 解析 方程对应的齐次方程的特征方程为 r 2 -4r+3=0,解得 r 1 =3,r 2 =1,故齐次方程的通解为 Y=C 1 e 3x +C 2 e x 因为非齐次项 f(x)=2e 2x ,=2 不是特征方程的根,故可令方程的特解为 y * =Ae 2x ,代入方程得 4Ae 2x -8Ae 2x +3Ae 2x =2e 2x ,求得 A=-2于是方程的通解为 y=Y+y * =C 1 e 3x +C 2 e x -2e 2x ,其中 C 1 ,C 2 为任意常数5.
14、3 阶常系数线性齐次微分方程 y“-2y“+y“-2y=0 的通解为 y= 1 (分数:1.00)解析:C 1 e 2x +C 2 cosx+C 3 inx,其中 C 1 ,C 2 ,C 3 为任意常数 解析 原方程对应的特征方程为 r 3 -2r 2 +r-2=0 其根为 r 1 =2,r 2,3 =i,因此原方程的通解为 y=C 1 e 2x +C 2 cosx+C 3 sinx,其中 C 1 ,C 2 , C3 为任意常数6.已知 y 1 =e 3x -xe 2x ,y 2 =e x -xe 2x =-xe 2x 是某二阶常系数非齐次线性微分方程的 3 个解,则该方程满足条件 y| x=
15、0 =0,y“| x=0 =1 的解为 y= 1 (分数:1.00)解析:-e x +e 3x -xe 2x 解析 记 则 是题设二阶常系数非齐次线性微分方程对应的齐次方程的两个解,且 线性无关由此可得题设微分方程的通解是 即 y=C 1 e 3x +C 2 e x -xe 2x 代入初始条件 y| x=0 =0,y“| x=0 =1,得 7.设函数 y=y(x)是微分方程 y“+y“-2y=0 的解,且在 x=0 处 y(x)取得极值 3,则 y(x)= 1 (分数:1.00)解析:e -2x +2e x 解析 求 y(x)归结为求解二阶常系数齐次线性方程的初值问题 由特征方程 2 +-2=
16、0,即(+2)(-1)=0 得特征根 1 =-2, 2 =1,于是得通解 y=C 1 e -2x +C 2 e x 由初值条件得 二、解答题(总题数:24,分数:93.00)8.已知 y 1 =xe x +e 2x ,y 2 =xe x -e -x ,y 3 =xe x +e 2x -e -x 是某二阶线性非齐次微分方程的三个解,求此微分方程 (分数:3.00)_正确答案:()解析:解 由题设知,e 2x 与 e -x 是相应齐次方程两个线性无关的解,且 xe x 是非齐次方程的一个特解,故此方程是 y“-y“-2y=f(x) 将 y=xe x 代入上式,得 f(x)=(xe x )“-(xe
17、 x )“-2xe x =2e x +xe x -e x -xe x -2xe x =e x -2xe x , 因此所求方程为 y“-y“-2y=e x -2xe x 9.利用代换 (分数:3.00)_正确答案:()解析:解 y=usecx,y“=u“secx+utanxsecx, y“=u“secx+2u“tanxsecx+usec 3 x+utan 2 xsecx, 代入原方程,将原方程化为 u“+2u“tanx+usec 2 x+utan 2 x-2u“tanx-2utan 2 x+3u=e x , 即 u“+4u=e x 解之,得通解 ,还原成 y,得原方程的通解 10.用变量代换 x
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