李林四套卷(数二)总结
卷一
粗略点评一下,填选很多都在共创第一套里见过了,整体难度中等
命题风格比较符合今年的架势,很推荐刷一下
线代部分还是有点白给
选择题
- 泰勒展开做个多项式乘法,找等价关系
- 大致绘制一下函数图像,就知道在 $\pm1$ 不平滑,不用去讨论,肯定不可导
分段求导即可选出 - 共创第一套的原题,李六一道原题的升级版
因为只有二阶导数大于0的信息,故单调性判别的时候考虑去凑 $f’-f’$ 的形式,从而利用上 $f’’>0$
这里就用到了拉格朗日:$xf’(x) - f(x) = xf’(x)-f(x)-f(0) = xf’(x)-xf’(\xi)$ - 利用瑕点的阶写出 $a = 1$,然后求一个定积分即可
- 等比级数展开,答案写的好复杂
- 可微定义,多元函数求偏导
- 商的求导公式还原,再用对数函数还原
答案用的少 x 的第二型降阶做的 - 秩一矩阵特征值的结论:$\mathbf{tr}(A)$(1重),$0$ (n-1重)
证明是可逆变换,然后列分块线性表出 - 合同定义
- 这里要揣测出题人的意思,是让你证明矩阵是否是对称阵,然后就很简单了
填空题
- 弧微分
- 参数方程求导
- 物理应用,根式换元求定积分
- 二重积分换序
- 隐函数求偏导数
- 很简单的一道题,但是要小心,求的矩阵是 6 阶的,他是拼起来的
解答题
- 幂指函数求极限
- 第二问按照题目意思模拟,最后会把参数 a 消掉,就很简单了
- 和李三最后一套里的微分方程差不多,齐次型化简
- 全微分求偏积分还原原函数,然后计算一个二重积分
这里要先用三角恒等变形化简,否则会很痛苦 - 和20年数一的证明题类似,第一问直接用拉格朗日分段估计
第二问凑微分分布积分还原,最后套绝对值放缩,很简单 - 屑题
卷二
选择题
常规题,等比级数展开
答案用的导数定义,也可以直接泰勒展开,变成幂函数来求导,会更快
常用极限结论:$e^{nx} = \begin{cases}+\infty & x>0 \\1 & x=0 \\0 & x<0\end{cases}$
本题就是 导数零点定理 证明过程中的一小步
几何上画出那个图就懂了;书写上用极限保号性配合左低右高题干给的是:$f’(x) - f(x) > 0$,考虑积分因子法还原:$[e^{-x}f(x)]’ > 0$
然后构造辅助函数:$F(x) = e^{-x}f(x)$,利用单调性有:$e^{-x}f(x) > e^0f(0)$
即:$f(x) > e^x$,再两侧积分有:$\displaystyle\int_0^1 f(x)dx < e - 1$多元函数求偏积分,再代值求偏导数
这里我犯病了,$\displaystyle\int \dfrac{1}{x}dx = \ln |x| + C$ 这里是有一个绝对值的,最近不定积分见少了简单题
李六第一套里出过类似的,这题再额外多了一步的屑题罢了
$(A + 2 E)(A - E) \alpha = 0$ 有非零解 $\alpha \ne 0$,故 $|A+2E| \cdot |A - E| = 0$
若 $|A+2E|\ne 0$,则 $A\alpha = \alpha$,得出 $\alpha$ 是 $A$ 特征值为 1 的特征向量,与题意不符
若 $|A-E|\ne 0$,则 $A\alpha = -2\alpha$,得出 $\alpha$ 是 $A$ 特征值为 -2 的特征向量,与题意不符
故 $A$ 同时有特征值:$2,1$,于是有:$f(2)=f(1) = 0$,用 Rolle 定理易得:$f’(\xi) = 0$这题 1,2 考的是同解问题,需要构造拼秩,但是 3 的错误很明显,所以还是屑题
(A):$A^T\alpha = 0, \beta^T\alpha = 0$,易得:$\alpha$ 是 $A^Tx=0$ 和 $\begin{pmatrix}A^T \\ \beta^T\end{pmatrix}x = 0$ 有同解:$\alpha$
故 $r(A) = r(A^T) = r\begin{pmatrix}A^T \\ \beta^T\end{pmatrix} = r(A,\beta)$,得出结论:$Ax=\beta$ 有解(B):反证法,设出解 $x$ ,回代易得 $\alpha^T Ax = 1$,又 $\alpha^TA=0$ 矛盾,易知无解
屑题,二次型入门题,分别乘 $\alpha, \beta, \gamma$ ($\gamma$ 是与 $\alpha,\beta$ 两两正交的正交向量)
易得特征值为:$1, 2, 0$ 再又惯性定理写出答案即可(答案用的秩的不等式,大可不必)
填空题
- 考点和第三题一模一样
- 参数方程求导,套公式最快:$\dfrac{\mathrm{d}^2y}{\mathrm{d}x^2} = \dfrac{y’’x’ - x’’y’}{x’^3}$
- 易得:$x=e$ 取最小值,考虑没有计算器的时候如何比较:$2^{\frac{1}{2}}$ 和 $3^{\frac{1}{3}}$
比较他们的六次方即可:$\dfrac{1}{8} > \dfrac{1}{9}$ - 背景是几何应用,实际考的是二重积分换序
- 给的形式看上去是考变量可分离型,实际考的是一阶线性微分方程,用积分因子还原即可
自从学会积分因子法后,很少去套公式了,做起题来也快了(
公式法狗都不用)
什么是积分因子法:2022考研数学高等数学部分—微分方程的优化解法 - 屑题
解答题
- 幂指函数求极限,分类讨论 “$0^0$”型 和 “$\infty ^0$” 型
一开始也可不讨论,用 洛必达的推广型 做,在最后一步分类讨论即可 - 抽象函数等式,考虑构造任意点的增量型导数定义建立微分方程
由 $f(x)f(y) = f(x+y)$ 构造:$f(x+\Delta x) = f(x) \cdot f(\Delta x)$,由增量型导数定义:
$$
f’(x) = \lim_{\Delta x \to 0} \frac{f(x + \Delta x) - f(x)}{\Delta x} =
\lim_{\Delta x \to 0} \dfrac{f(x)[f(\Delta x) - 1]}{\Delta x} = f(x)f’(0)
$$
化简易得:$f’(x) + f(x) = 0$,由积分因子法易得:$f(x) = e^{-x}$
第二问比较简单,注意极值点可能是驻点或导数不存在的点 - 比较裸的题,怕你拉格朗日乘子解不出来,还直接把解给你了,让你反求参数,泪目
先构造,然后代入 $x,y$ 的值,反解 $a,b$ 计算量很小 - 积分域没有任何的对称性化简,转极坐标也比较复杂,我直接在直角坐标下分段积了,计算量中等吧
答案是极值互化后 $\theta ,r$ 换序了,答案的方法更好 - 利用弧微分计算曲线长度建立微分方程,是二阶微分方程的少 $y$ 第二型
换元降阶,然后瞎搞搞就出来了,计算量不大 - 屑题,太裸了
卷三
选择题
- 分离参数,求导绘制大致函数图像,然后找交点个数
- 结论题:连续函数 开区间 内如果存在 唯一极值点,那该 极值点 就是 最值点
- 分段用拉格朗日中值定理放缩
- 二重积分,极值互化
- 隐函数方程求偏导数
- 二阶微分方程少 y 第二型降阶
- 极值互化后 $r,\theta$ 换序
- 用相似转换研究对象
- 方程组有解问题,$r(A) = m < n$
$r(A,b_m) = m < n$ 有无穷解
$r(A^T) \le r(A^T,b_n) \le n$ 可能无解 - 数专最快速的方法是 合同变换法 ,非数专 配方法 即可
填空题
- 参数方程求导
- 考曲率半径的公式,构造好方程后求导找单调性和极值点即可
- 不定积分,根式换元
- 二重积分换序,然后变上限积分求导
- 19年考过一次大题,22年的张四也拙劣的模仿过,求和积分统一化做(通法)
答案用的是区间再现去的绝对值,不过如果是真题的形式:$e^{x}\sin x$ 区间再现就用不了了 - 研究特征值的问题,简单题
解答题
- 被积函数中把求导参数换元,再洛必达即可
- 先用对称性干掉分母,再极值互化
- 积分不等式中最简单的一类:变上限积分法,把所有的 a 换元成 x 构造辅助函数,确定初值后求导
- 二阶偏导数连续,构建微分方程,换元后是一阶线性,用积分因子法还原
- 放缩定积分定义
- 第一问就是构造,凑一凑就出来了;第二问裸题
卷四
选择题
常规题,泰勒展开,合并项
由题易得:$x\to +\infty$ 时,有 $f(x) = -x - 1 + o(1)$ ,直接选出即可
利用二阶偏导数连续,$u_{xy} = u_{yx}$ 建立恒等式,反求参数
1和3用一下区间再现和2比较,做差放缩都没用到,比较简单的积分比大小题
根据定积分换元定积分定义
易得 $k^{-\frac{1}{2}}$ 是极小值点,故最大值在两端取到
先易得特征根为 $\lambda = -a \pm \sqrt{a^2-b^2}$,然后写出通解:$\overline{y} = C_1e^{\lambda_1x} + C_2e^{\lambda_2 x}$
欲求 $\displaystyle\int_0^{+\infty} y(x) dx$ 存在,又已知 $\lim\limits_{x\to+\infty}y(x) = \lim\limits_{x\to+\infty}y’(x) = 0, y(0) = y’(0)=1$,不妨考虑用微分方程反解
$$
\begin{aligned}
\int_0^{+\infty} y(x)dx
&=
-\dfrac{1}{b^2}\int_0^{+\infty} [y’’(x) + 2ay’(x)] dx
\\
&=
-\dfrac{1}{b^2} \int_0^{+\infty}d[y’(x) + 2ay(x)]
\\
&=
\dfrac{1}{b^2} (1+ 2a)
\\
\end{aligned}
$$拼起来初等行变换,简单题
行向量组等价,说明可经过有限次初等行变换互化:$PA=B$ 于是有 $Ax = 0 \Rightarrow PAx=0$ 同理可证得 $Bx = 0 \Rightarrow P^{-1}Bx = 0$
特征值出来,行列式的值就出来了,然后代还伴随矩阵即可
填空题
隐函数求导,简单题
求导反解参数,俗称模拟题
取对数然后凑定积分定义,简单题
这里要注意 $x$ 的范围,不能只计算 $[0,\pi]$ 的区间(指我自己)
具体做法和卷三15题基本一致(我指的是我的通法,不是标答给的方法)
二重积分极值互化
按行展开定理反向构造行列式
解答题
卷二的第18题原题,利用导数定义建立微分方程
常规题里穿插了二重积分的计算,还是常规题
偶数年考过一次一模一样的,做法完全一样
高阶导数的两种方法:
- 求导找规律
- 莱布尼茨公式
这题找一下规律就出来了,显然
第二问答案复杂了,利用上 $f^{(n)} > 0$ 除了 $f^{(n-1)}$ 的单调性,还可以对 $f^{(n-1)}$ 再求一次导,显然
第一问易得,说一下第二问
标答的思路:单调有界准则
显然,递推函数 $f(x) = \dfrac{1}{4}(x + f(x))$ 是单调递增的,有已知结论可知 $f(x_{n + 1}) - f(x_n)$ 与 $f(2) - f(1)$ 一致
然后配合单调性,用单调有界准则
我的思路:压缩映像原理
将第一问的 $\xi$ 代入方程易得:$F(\xi) = \dfrac{1}{4}[\xi + f(\xi)] = \xi$
考试的时候我直接用第一型压缩了。这题也可用第二型,压缩因子放缩易得,如下:
$$
F’(x) = \dfrac{1}{4}(1 + f’(x)) < k = \dfrac{1}{2} < 1
$$
第二型的证明方法如下:
$$
\begin{aligned}
|x_{n+1} - \xi| = |F(x) - F(\xi)| = |F’(\xi_n)| \cdot |x_n - \xi| &\le \dfrac{1}{2} \cdot |x_n - \xi|
\\
&\le \cdots \\
&\le \dfrac{1}{2^n} |x_1 - \xi|
\end{aligned}
$$
故 $\lim\limits_{n\to\infty} x_n = \xi$
常规屑题,李林四套卷的线代出的真的屑