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2010年全国大学生数学专业及高等数学竞赛试题及解答

上传者:冯金生
|
上传时间:2015-05-06
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2010年全国大学生数学专业及高等数学竞赛试题及解答



1
(1)计算积分
2 2
2
0
, 0 , 0 .
x x
e e
d x
x
 
 
 
 

 


解 方法一 直接利用分部积分法得
2 2
2
0
x x
e e
d x
x
   
 


2 2
0
1
( ) ( )
x x
e e d x
x
 
 
 
   


2 2
0
1
( 2 2 ) ( )
x x
x e x e d x
x
 
 
 
 
    


2 2
0
( 2 2 )
x x
e e d x
 
 
 
 
  


)
2 2
( 2



      ) (      ;
方法二 不妨设0     ,由于
dy e
x
e e
yx
x x


 




 
2
2 2
2

而积分
2
0
y x
e d x
 


关于y 在[ , ]   上一致收敛,故可交换积分次序
2 2
2
0
x x
e e
d x
x
   
 


2
0
y x
d x e d y


 


 
2
0
y x
d y e d x


 


 

dy
y





2
1
) (      ;
方法三 将 0   固定,记
2 2
2
0
( ) , 0
x x
e e
I d x
x
 
 
 
 

 

 
, 可证 ( ) I  在( 0 , )   上收敛.
设 [ , ) , 0          , 因为
2 2
x x
e e
   
 ,而
2
x
e d x






收敛,
所以由Weierstrass 判别法知道
2
x
e d x






对 [ , )      一致收敛.所以可以交换
微分运算和积分运算的次序, 即
2 2
2
0
( ) ( )
x x
e e
I d x
x
 


 
 
 
 


2
0
( )
x
e d x

 

 

1
2


  .
由 的任意性,上式在( 0 , )   上成立.
所以 ( ) I C       ,由于 ( ) 0, , I C     所以 ) ( ) (       I ,

dx
x
e e
x x

 
 

0
2
2 2
 
) (      .

(2)若关于x 的方程
2
1
1 k x
x
  ,  0 k  在区间  0 ,   内有唯一的实数解,求常数k .

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