[考研类试卷]考研数学三(微积分)模拟试卷135及答案与解析.doc
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1、考研数学三(微积分)模拟试卷 135 及答案与解析一、选择题下列每题给出的四个选项中,只有一个选项符合题目要求。1 设函数 y1(x),y 2(x),y3(x)线性无关,而且都是非齐次线性方程 y“+p(x)y+q(x)y=f(x)(62)的解,C 1,C 2 为任意常数,则该非齐次方程的通解是(A)C 1y1+C2y2+y3(B) C1y1+C2y2 一(C 1+C2)y3(C) C1y1+C2y2 一(1C 1 一 C2)y3(D)C 1y1+C2y2+(1 一 C1 一 C2)y32 已知 sin2x,cos 2x 是方程 y“+P(x)y+Q(x)y=0 的解,C 1,C 2 为任意常
2、数,则该方程的通解不是(A)C 1sin2x+C2cos2x(B) C1+C2cos2x(C) C1sin22x+C2tan2x(D)C 1+C2cos2x二、填空题3 当x0 时 是比x 较高阶的无穷小量,函数 y(x)在任意点 x 处的增量y=+,且 y(0)=,则 y(1)=_三、解答题解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤。4 求微分方程 x(y2 一 1)dx+y(x2 一 1)dy=0 的通解5 求微分方程(x 一 4)y4dxx3(y2 一 3)dy=0 的通解6 微分方程 ydx 一(x+ )dy=0 当 y0 时的通解是 y=_7 求微分方程 =x 的通解8 求微分方程 yd
3、x+(xy+x 一 ey)dy=0 的通解9 设 f(t)连续并满足 f(t)=cos2t+0tf(s)sinsds,求 f(t)10 设 f(x)连续且 f(x)0,并满足 f(x)=0xf(t)dt+201tf2(t)dt,求 f(x)11 求下列微分方程的通解:() y“一 3y=26x; () y“+y=2cosx; () y“+4y+5y=40cos3x12 求微分方程 y“+2y一 3y=ex+x 的通解13 设某商品的需求量 D 和供给量 S 各自对价格 P 的函数为 D(P)= ,S(P)=6P ,且 P 是时间 t 的函数,并满足方程 =kD(P)一 s(P),其中 a,b,
4、k 为正的常数求:()需求量与供给量相等时的均衡价格 P3;()当 t=0,P=1 时的价格函数P(t);() P(t)。14 设( )函数 f(x)在0 ,+)上连续,且满足 0f(x)ex 一 1; ()平行于 y 轴的动直线 MN 与曲线 y=f(x)和 y=ex 一 1 分别交于点 P2 和 P1; ()由曲线 y=f(x)与直线MN 及 x 轴围成的平面图形的面积 S 恒等于线段 P1P2 之长求函数 f(x)的表达式15 求 yt=tet+2t2 一 1 的一阶差分16 求差分方程 yt+1+7yt=16 满足 y0=5 的特解17 求下列微分方程的通解或特解:18 求微分方程 的
5、特解19 求下列微分方程的通解:()y+ =1; ()xy+2y=sinx;()ydx 一2(x+y4)dy=0; ()y+xsin2y=x 3cos2y20 给出满足下列条件的微分方程: ()方程有通解 y=(C1+C2x+x1)ex; ()方程为二阶常系数非齐次线性方程,并有两个特解 y 1=cos2x 一xsin2x21 求下列二阶常系数齐次线性微分方程的通解:()2y“+y一 y=0; ()y“+8y+16y=0; ()y“一 2y+3y=022 ()求 y“一 7y+12y=x 满足初始条件 y(0)= 的特解; ()求y“+a2y=8cosbx 的通解,其中 a0,b0 为常数;
6、()求 y“+4y+4y=ex 的通解,其中 a 为常数; ()求 y“+y=x3 一 x+2 的通解23 求微分方程 y“+4y+5y=8cosx 的当 x一时为有界函数的特解24 设 f(x)=sinx+0xetf(x 一 t)dt,其中 f(x)连续,求满足条件的 f(x)25 设当 x0 时 f(x)有一阶连续导数,且满足 f(x)= 一 1+x+20x(x 一 t)f(t)f(t)dt,求f(x)26 设函数 f(x)在0,+)上可导,f(0)=0,且其反函数为 g(x)若 0f(x)g(t)dt+0xf(t)dt=xex 一 ex+1, 求 f(x)27 已知 xy+p(x)y=x
7、 有解 y=ex,求方程满足 y x=ln 2=0 的解28 已知方程 y= ,求满足条件的 (x)29 设 f(x)在0,+)上连续,且满足方程 求 f(t)30 设 f(x)是以 为周期的连续函数,证明:一阶线性微分方程y+ky=f(x)存在唯一的以 为周期的特解,并求此特解,其中 k 为常数31 求下列一阶常系数线性差分方程的通解: ()4y t+1+16yt=20; ()2y t+1+10yt 一5t=0; ()y t+1 一 2yt=2t; ()y t+1yt=4cos32 求下列方程满足给定条件的特解: ()y t+1 一 yt=2t,y 0=3; ()y t+1+4yt=17co
8、s,y 0=1考研数学三(微积分)模拟试卷 135 答案与解析一、选择题下列每题给出的四个选项中,只有一个选项符合题目要求。1 【正确答案】 D【试题解析】 对于选项(D)来说,其表达式可改写为 y3+C1(y1 一 y3)+C2(y2 一 y3), 而且 y3 是非齐次方程(62)的一个特解,y 1 一 y3 与 y2y3 是(64)的两个线性无关的解,由通解的结构可知它就是(62)的通解故应选(D)【知识模块】 微积分2 【正确答案】 C【试题解析】 容易验证 sin2x 与 cos2x 是线性无关的两个函数,从而依题设sin2x,cos 2x 为该方程的两个线性无关的解,故 C1sin2
9、x+C2cos2x 为方程的通解而(B),(D)中的解析式均可由 C1sin2x+C2cos2x 恒等变换得到,因此,由排除法,仅C1sin22x+C2tan2x 不能构成该方程的通解事实上,sin 22x,tan 2x 都未必是方程的解,故选(C) 【知识模块】 微积分二、填空题3 【正确答案】 【试题解析】 首先尝试从y 的表达式直接求 y(1)为此,设 x0=0,x=1,于是y=y(x0+x)一 y(x0=y(1)一 y(0)=y(1)一 ,代入 y 的表达式即得 y(1)一 =+ y(1)=2+由于仅仅知道当x0 时 是比 x 较高阶的无穷小,而不知道 的具体表达式,因而从上式无法求出
10、 y(1) 由此可见,为了求出 y(1)必须去掉y 的表达式中包含的 利用函数的增量 y 与其微分 dy 的关系可知,函数 y(x)在任意点x 处的微分 这是一个可分离变量方程,它满足初始条件 y x=0= 的特解正是本题中的函数 y(x),解出 y(x)即可得到 y(1)【知识模块】 微积分三、解答题解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤。4 【正确答案】 用(x 2 一 1)(y2 一 1)除方程的两端,则原方程化为 由此可见这是一个变量可分离的方程两边同时积分,可求得其通解为 lny 21=一 lnx 21+lnC即(x 21)(y21)=C(C0 为任意常数)【知识模块】 微积分5 【
11、正确答案】 这是一个变量可分离型方程,当 xy0 时,原方程等价于这就是原方程的通解【知识模块】 微积分6 【正确答案】 (C0)【试题解析】 将原方程改写成 ,然后令 y=ux,则y=u+xu代入后将会发现该变形计算量较大于是可转换思维方式,将原方程改写成【知识模块】 微积分7 【正确答案】 这是一个一阶线性微分方程,解得 u= (x2+1)C+ln(x2+1)所以原微分方程的通解为 y=u2= (x2+1)(C+ln(x2+1)2(其中 C 为任意常数)【知识模块】 微积分8 【正确答案】 将 y 看成自变量,x 看成是 y 的函数,则原方程是关于未知函数x=x(y)的一阶线性微分方程,化
12、为标准形式得其中 C 为任意常数【知识模块】 微积分9 【正确答案】 因 f(t)连续,故 0tf(s)sinsds 可导,从而 f(t)可导于是,将题设等式两边求导并在题设等式中令 t=0,可得这是一阶线性微分方程的初值问题将方程两边同乘 =esintdt=ecost 可得 e costf(t)=一4sintcostecost积分得 e costf(t)=4costd(ecost)=4(cost 一 1)ecost+C由 f(0)=1 得 C=e因此所求函数 f(t)=e1cost+4(cost 一 1)【知识模块】 微积分10 【正确答案】 令 01tf2(t)dt=a,则 f(x)=0x
13、f(t)dt+2a,上式两边求导得 f(x)=f(x),解得 f(x)=Cex由题设令 x=0 可得 f(0)=2a,所以 C=2a,从而 f(x)=2aex 再代入01tf2(t)dt=a,可得 401a2te2dt=a,于是 a= ,所以【知识模块】 微积分11 【正确答案】 () 先求对应齐次微分方程的通解,因其特征方程为 23=(一 3)=0,故通解为 (x)=C1+C2e3x 再求非齐次微分方程的特解,由于其自由项为一次多项式,而且 0 是特征方程的单根,所以特解应具形式 y*(x)=x(Ax+B),代入原方程,得 y *(x)“一 3y*(x)=2A 一 3(2Ax+B)=一 6A
14、x+2A 一 3B=26x比较方程两端的系数,得 解得 A=1,B=0 ,即特解为 y*(x)=x2从而,原方程的通解为 y(x)=x 2+C1+C2e3x,其中 C1,C 2 为任意常数 ()由于对应齐次微分方程的特征方程为 2+1=0,特征根为i,所以其通解应为 C,cosx+C 2sinx;从而y“+y=2cosx 的特解应具形式:y *(x)=Axcosx+Bxsinx代入原方程,可求得A=0,B=1 ,即 y*(x)=xsinx故原方程的通解为 y(x)=C 1cosx+C2sinx+xsinx,其中C1,C 2 为任意常数 ()由于对应齐次微分方程的特征方程为 2+4+5=0,特征
15、根为一 2i,所以其通解应为 e2x(C1cosx+C2sinx)又因 3i 不是特征根,所以方程y“+4y+5y=40cos3x 的特解应具有形式 y*(x)=Acos3x+Bsin3x代入原方程可得 A=一 1,B=3这样就得到原方程的通解为 y(x)=e 2x(C1cosx+C2sinx)+3sin3xcos3x,其中 C1,C 2 为任意常数【知识模块】 微积分12 【正确答案】 相应的齐次方程为 y“+2y一 3y=0,特征方程为 2+2 一 3=0,特征根为 1=1, 2=一 3,齐次方程的通解为 C1ex+C2e3x 为求得原方程的特解,分别考虑下列两个非齐次微分方程的特解: y
16、“+2y一 3y=ex 和 y“+2y一 3y=x 对于第一个方程,=1 是特征根,故设特解 y1(x)=Axex,将 y 1*(x)=Aex(x+1),y“ 1*(x)=Aex(x+2)代入原方程,比较系数可得 A= ex 对于第二个方程,非齐次项 f(x)=x,0 不是特征根,故设特解 y2*(x)=Bx+C,将 y 2*(x)=B,y“ 2*=0 代入原方程,比较系数可得 B=一 利用解的叠加原理即得微分方程的通解为 y=C 1ex+C2e3x+ ,其中 C1,C 2为任意常数【知识模块】 微积分13 【正确答案】 () 令 D(P)=S(P),即 ()把 D(P)和 S(P)的表达式代
17、入方程,得 分离变量,并求积分 a 一 6P3=kt+C 1,从而 a 一bP3= =Ce3bkt令 t=0,P=1,可确定常数 C=a 一 b, 将其代回并解出P,于是 () =Pe,这表明当t+时 P(t)将趋向于均衡价格 Pe【试题解析】 在方程中代入 D(P)和 S(P)即得 这是变量可分离的方程求 t=0,P=1 时的价格函数 P(t)就是求这个方程满足初始条件 P t=0=1 的特解【知识模块】 微积分14 【正确答案】 如图 61,设动直线 MN 上各点的横坐标为 x,由题设知 S=0xf(t)dt, P 1P2=e x 一 1 一 f(x)于是,函数 f(x)满足方程 0xf(
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