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河南专升本高等数学

2026河南专升本高等数学全卷预览

2026年河南专升本高等数学真题

2026年河南专升本高等数学真题完整试卷,包含 25 道选择题、15 道填空题和 13 道解答题,共 53 题,题目分值合计 150 分。可按目录阅读全卷,展开参考答案解析,或进入对应题目练习。

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53题全卷题目
150分题目分值合计
25题选择题 · 50分
15题填空题 · 30分
13题解答题 · 70分

选择题

25 题 · 共 50 分

第 1 题

高等数学
2 分

下列函数在 (0,+∞)(0,+\infty) 上有界的是( )。
A. y=x2/(5+x)y=x^2/(5+x)
B. y=1/(1+x2)y=1/(1+x^2)
C. y=xcos⁡xy=x\cos x
D. y=1xsin⁡1xy=\dfrac1x\sin\dfrac1x

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参考答案:B

答案:B

有界要求存在与 xx 无关的常数控制函数绝对值。B 满足 0<y<10<y<1。A 在无穷远约为 xx;C 取 x=2nπx=2n\pi 时无界;D 令 1/x=π/2+2nπ1/x=\pi/2+2n\pi,其值也无界。因此只有 B。

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第 2 题

高等数学
2 分

求 lim⁡x→+∞(1−3x2+1)x2\displaystyle\lim_{x\to+\infty}\left(1-\frac3{x^2+1}\right)^{x^2}( )。
A. e−3e^{-3}
B. e3e^3
C. −3-3
D. 33

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参考答案:A

答案:A

对表达式取对数。因为 ln⁡(1+u)∼u\ln(1+u)\sim u,对数极限为 lim⁡x2[−3/(x2+1)]=−3\lim x^2[-3/(x^2+1)]=-3,所以原极限为 e−3e^{-3},选 A。

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第 3 题

高等数学
2 分

当 x→0+x\to0^+ 时,下列无穷小与 x2x^2 等价的是( )。
A. cos⁡2x−1\cos\sqrt{2x}-1
B. cos⁡2x−1\cos2x-1
C. 1+2x2−1\sqrt{1+2x^2}-1
D. 1+2x+x2−1\sqrt{1+2x+x^2}-1

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参考答案:C

答案:C

等价要求与 x2x^2 的比值趋于 11。C 有理化后为 2x2/(1+2x2+1)∼x22x^2/(\sqrt{1+2x^2}+1)\sim x^2。A 约为 −x-x,B 约为 −2x2-2x^2,D 在 x>0x>0 时恰为 xx,都不满足比值为 11。

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第 4 题

高等数学
2 分

当 x→0+x\to0^+ 时,下列函数为无穷大量的是( )。
A. arctan⁡(1/x)\arctan(1/x)
B. ln⁡x\ln x
C. tan⁡2x/x\tan^2x/x
D. (1+x)/(1+x2)(1+x)/(1+x^2)

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参考答案:B

答案:B

无穷大量指绝对值趋于无穷,也包括趋于 −∞-\infty。B 中 ln⁡x→−∞\ln x\to-\infty。A 趋于 π/2\pi/2,C 等价于 x→0x\to0,D 趋于 11,因此选 B。

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第 5 题

高等数学
2 分

设 f(x)={3x+2,x≥1,2x2−x+4,x<1.f(x)=\begin{cases}3x+2,&x\ge1,\\2x^2-x+4,&x<1.\end{cases} 则 ff 在 x=1x=1 处( )。
A. 连续不可导
B. 不连续不可导
C. 可导不连续
D. 连续且可导

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参考答案:D

答案:D

左右极限和函数值均为 55,所以连续。左导数为 4⋅1−1=34\cdot1-1=3,右导数为 33,相等且有限,因此在该点可导,选 D。

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第 6 题

高等数学
2 分

已知 f(x)={2tan⁡(ax)/x,x<0,a+1,x=0,(1−bx)1/x,x>0f(x)=\begin{cases}2\tan(ax)/x,&x<0,\\a+1,&x=0,\\(1-bx)^{1/x},&x>0\end{cases} 在 x=0x=0 连续,则( )。
A. a=1,b=−ln⁡2a=1,b=-\ln2
B. a=1,b=ln⁡2a=1,b=\ln2
C. a=2,b=−ln⁡2a=2,b=-\ln2
D. a=2,b=ln⁡2a=2,b=\ln2

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参考答案:A

答案:A

左极限为 2a2a,右极限为 e−be^{-b}。连续要求 2a=a+1=e−b2a=a+1=e^{-b}。先得 a=1a=1,再得 e−b=2e^{-b}=2,即 b=−ln⁡2b=-\ln2,选 A。

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第 7 题

高等数学
2 分

设 ff 一阶可导,求 f2(cos⁡x)f^2(\cos x) 的一阶导数( )。
A. 2f(cos⁡x)f′(cos⁡x)2f(\cos x)f'(\cos x)
B. −2f(cos⁡x)f′(cos⁡x)-2f(\cos x)f'(\cos x)
C. 2f(cos⁡x)f′(cos⁡x)sin⁡x2f(\cos x)f'(\cos x)\sin x
D. −2f(cos⁡x)f′(cos⁡x)sin⁡x-2f(\cos x)f'(\cos x)\sin x

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参考答案:D

答案:D

先对外层平方求导,再对 ff 求导,最后乘内层 cos⁡x\cos x 的导数 −sin⁡x-\sin x。乘积为 −2f(cos⁡x)f′(cos⁡x)sin⁡x-2f(\cos x)f'(\cos x)\sin x,选 D。

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第 8 题

高等数学
2 分

参数方程 x=e−t+cos⁡tx=e^{-t}+\cos t、y=et+sin⁡ty=e^t+\sin t 确定曲线,求 dy/dx∣t=0\left.dy/dx\right|_{t=0}( )。
A. −2-2
B. −1-1
C. −1/2-1/2
D. 22

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参考答案:A

答案:A

dx/dt=−e−t−sin⁡tdx/dt=-e^{-t}-\sin t,在零点为 −1-1;dy/dt=et+cos⁡tdy/dt=e^t+\cos t,在零点为 22。参数曲线的斜率是两者之比,故为 2/(−1)=−22/(-1)=-2,选 A。

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第 9 题

高等数学
2 分

曲线 y=xe−x2y=xe^{-x^2} 的拐点个数为( )。
A. 00
B. 11
C. 22
D. 33

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参考答案:D

答案:D

求导得 y′=e−x2(1−2x2)y'=e^{-x^2}(1-2x^2),y′′=2xe−x2(2x2−3)y''=2xe^{-x^2}(2x^2-3)。二阶导数在 x=−3/2,0,3/2x=-\sqrt{3/2},0,\sqrt{3/2} 三个单根处均改变符号,故有三个拐点。不能只解 y′′=0y''=0 而不检验变号。

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第 10 题

高等数学
2 分

下列不等式正确的是( )。
A. 0<x<π/20<x<\pi/2 时 x<sin⁡xx<\sin x
B. 0<x<π/20<x<\pi/2 时 tan⁡x<x\tan x<x
C. x>1x>1 时 ln⁡x<x−1\ln x<x-1
D. x>1x>1 时 ex<exe^x<ex

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参考答案:C

答案:C

令 h(x)=x−1−ln⁡xh(x)=x-1-\ln x,有 h(1)=0h(1)=0、h′(x)=1−1/x>0h'(x)=1-1/x>0(x>1x>1),故 C 成立。基本不等式为 sin⁡x<x<tan⁡x\sin x<x<\tan x,A、B 方向相反;ex−exe^x-ex 在 x>1x>1 也为正,D 不成立。

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第 11 题

高等数学
2 分

已知 f(x)f(x) 的一个原函数为 xarcsin⁡xx\arcsin x,求 ∫xf′(x) dx\int xf'(x)\,dx( )。
A. xarcsin⁡x+Cx\arcsin x+C
B. x2/1−x2+Cx^2/\sqrt{1-x^2}+C
C. xarcsin⁡x−x2/1−x2+Cx\arcsin x-x^2/\sqrt{1-x^2}+C
D. x2/1−x2−xarcsin⁡x+Cx^2/\sqrt{1-x^2}-x\arcsin x+C

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参考答案:B

答案:B

先求 f(x)=arcsin⁡x+x/1−x2f(x)=\arcsin x+x/\sqrt{1-x^2}。分部积分得 ∫xf′(x)dx=xf(x)−∫f(x)dx\int xf'(x)dx=xf(x)-\int f(x)dx。代入已知原函数后,两个 xarcsin⁡xx\arcsin x 抵消,得到 x2/1−x2+Cx^2/\sqrt{1-x^2}+C,适用于 ∣x∣<1|x|<1,选 B。

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第 12 题

高等数学
2 分

已知 f′(x−1)=2x2−4x+1f'(x-1)=2x^2-4x+1,f(0)=0f(0)=0,求 ∫f(x) dx\int f(x)\,dx( )。
A. 2x2−1+C2x^2-1+C
B. 23x3−x+C\frac23x^3-x+C
C. 23x3−12x2+C\frac23x^3-\frac12x^2+C
D. 16x4−12x2+C\frac16x^4-\frac12x^2+C

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参考答案:D

答案:D

令 u=x−1u=x-1,则 f′(u)=2(u+1)2−4(u+1)+1=2u2−1f'(u)=2(u+1)^2-4(u+1)+1=2u^2-1。积分并用 f(0)=0f(0)=0 得 f(x)=23x3−xf(x)=\frac23x^3-x,再积分得 16x4−12x2+C\frac16x^4-\frac12x^2+C,选 D。

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第 13 题

高等数学
2 分

ff 是以 T>0T>0 为周期的连续函数,且 ∫0Tf(x)dx=2\int_0^T f(x)dx=2。求 ∫22+2026Tf(x)dx\int_2^{2+2026T}f(x)dx( )。
A. 40524052
B. 20262026
C. 10131013
D. 00

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参考答案:A

答案:A

周期函数在任意长度为 TT 的区间上的积分都相同。所求区间长度恰为 2026T2026T,可分成 20262026 个完整周期,每段积分为 22,故总积分为 40524052,选 A。

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第 14 题

高等数学
2 分

下列选项正确的是( )。
A. ∫0π/4sin⁡4x dx>∫0π/4cos⁡4x dx\int_0^{\pi/4}\sin^4x\,dx>\int_0^{\pi/4}\cos^4x\,dx
B. ∫π/4π/2cos⁡4x dx>∫π/4π/2sin⁡4x dx\int_{\pi/4}^{\pi/2}\cos^4x\,dx>\int_{\pi/4}^{\pi/2}\sin^4x\,dx
C. ∫01e−x2dx>1\int_0^1e^{-x^2}dx>1
D. ∫−10ex2dx>1\int_{-1}^0e^{x^2}dx>1

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参考答案:D

答案:D

在 [−1,0)[-1,0) 上 ex2>1e^{x^2}>1,严格积分得到 D。A 区间内 sin⁡x<cos⁡x\sin x<\cos x,B 区间内 cos⁡x<sin⁡x\cos x<\sin x,两者方向都相反;C 中除原点外 e−x2<1e^{-x^2}<1,积分小于 11。

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第 15 题

高等数学
2 分

已知连续函数 ff 满足 ∫01−x2f(t)dt=x2−x4\int_0^{1-x^2}f(t)dt=x^2-x^4,求 f(1)f(1)( )。
A. −2-2
B. −1-1
C. 11
D. 22

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参考答案:B

答案:B

令 u=1−x2u=1-x^2,则右端为 u−u2u-u^2。在 u<1u<1 的范围,对 uu 求导得 f(u)=1−2uf(u)=1-2u;再利用 ff 在 u=1u=1 连续,得到 f(1)=−1f(1)=-1。这样避免在 x=0x=0 时直接除以 xx。

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第 16 题

高等数学
2 分

广义积分 ∫1+∞(1−e−x)/(1+x)m dx\int_1^{+\infty}(1-e^{-x})/(1+x)^m\,dx 收敛,求 mm 的取值范围( )。
A. m>1m>1
B. 0≤m<10\le m<1
C. m≥0m\ge0
D. m<0m<0

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参考答案:A

答案:A

在无穷远,1−e−x→11-e^{-x}\to1,(1+x)m∼xm(1+x)^m\sim x^m。被积函数与 x−mx^{-m} 的比值趋于 11,同为正函数,可用极限比较判别。∫1∞x−mdx\int_1^\infty x^{-m}dx 恰在 m>1m>1 收敛,选 A。

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第 17 题

高等数学
2 分

直线 x−13=y−21=z−35\dfrac{x-1}3=\dfrac{y-2}1=\dfrac{z-3}5 与平面 3x+y−2z=03x+y-2z=0 的位置关系为( )。
A. 平行
B. 相交但不垂直
C. 垂直
D. 直线在平面内

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参考答案:A

答案:A

方向向量 (3,1,5)(3,1,5) 与平面法向量 (3,1,−2)(3,1,-2) 的点积为 9+1−10=09+1-10=0,所以直线方向平行于平面。直线上点 (1,2,3)(1,2,3) 代入平面得到 −1≠0-1\ne0,不在平面内,故为严格平行,选 A。

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第 18 题

高等数学
2 分

下列微分方程中,二阶线性微分方程是( )。
A. y′′−4y′y+4y=3exy''-4y'y+4y=3e^x
B. (y′)2+4xy=3sin⁡x(y')^2+4xy=3\sin x
C. y′′−4x2y′+x4y=0y''-4x^2y'+x^4y=0
D. y′′+y′+4y2=0y''+y'+4y^2=0

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参考答案:C

答案:C

线性要求未知函数及各阶导数都是一次,并且不相乘;系数可以依赖 xx。C 的最高阶为二阶,也符合线性。A 含 y′yy'y,B 含导数平方且仅一阶,D 含 y2y^2,均不符,选 C。

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第 19 题

高等数学
2 分

微分方程 xy′−y−2x2=0xy'-y-2x^2=0 的通解为( )。
A. y=−2x2+Cxy=-2x^2+Cx
B. y=2x2+Cxy=2x^2+Cx
C. y=2x2+x+Cy=2x^2+x+C
D. y=−2x2+x+Cy=-2x^2+x+C

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参考答案:B

答案:B

在 x≠0x\ne0 的区间,两边除以 x2x^2,得到 (y/x)′=2(y/x)'=2。积分得 y/x=2x+Cy/x=2x+C,即 y=2x2+Cxy=2x^2+Cx,选 B。直接代入原式也可验证。

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第 20 题

高等数学
2 分

求 lim⁡(x,y)→(0,0)y(cos⁡x−1)xarcsin⁡(xy)\displaystyle\lim_{(x,y)\to(0,0)}\frac{y(\cos x-1)}{x\arcsin(xy)}( )。
A. 11
B. −1-1
C. −1/2-1/2
D. 1/21/2

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参考答案:C

答案:C

在表达式的定义域上,将其写成 [(cos⁡x−1)/x2]⋅[xy/arcsin⁡(xy)][(\cos x-1)/x^2]\cdot[xy/\arcsin(xy)]。两因子分别趋于 −1/2-1/2 和 11,故极限为 −1/2-1/2,选 C。极限只沿原表达式有定义的点趋近。

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第 21 题

高等数学
2 分

空间曲线 y=2x2y=2x^2、z=x3/3z=x^3/3 在 x=−1x=-1 对应点处的切线方程为( )。
A. (x+1)/1=(y−2)/(−4)=(z+1/3)/1(x+1)/1=(y-2)/(-4)=(z+1/3)/1 (编者补写,非原卷可复原)
B. (x−1)/1=(y+2)/(−4)=(z−1/3)/1(x-1)/1=(y+2)/(-4)=(z-1/3)/1 (编者补写,非原卷可复原)
C. (x+1)/1=(y−2)/4=(z+1/3)/1(x+1)/1=(y-2)/4=(z+1/3)/1 (编者补写,非原卷可复原)
D. (x+1)/1=(y−2)/(−4)=(z+1/3)/(−1)(x+1)/1=(y-2)/(-4)=(z+1/3)/(-1) (编者补写,非原卷可复原)

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参考答案:A

答案:A

取 x=tx=t,曲线参数式为 r(t)=(t,2t2,t3/3)\mathbf r(t)=(t,2t^2,t^3/3)。在 t=−1t=-1 处,点为 (−1,2,−1/3)(-1,2,-1/3),切向量 r′(−1)=(1,−4,1)\mathbf r\prime(-1)=(1,-4,1),故切线为 (x+1)/1=(y−2)/(−4)=(z+1/3)/1(x+1)/1=(y-2)/(-4)=(z+1/3)/1,选 A。其余三项分别改错了切点、yy方向分量或 zz方向分量。四个选项都是编辑重建,原回忆版无法复原选项字母。

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第 22 题

高等数学
2 分

若 f(x,y)=ex(ax−b+y2)f(x,y)=e^x(ax-b+y^2) 在 (1,0)(1,0) 处取得极值 −e-e,则( )。
A. a=−1,b=2a=-1,b=2
B. a=−1,b=−2a=-1,b=-2
C. a=1,b=−2a=1,b=-2
D. a=1,b=2a=1,b=2

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参考答案:D

答案:D

由函数值 e(a−b)=−ee(a-b)=-e 得 a−b=−1a-b=-1。内点极值要求 fx(1,0)=e(2a−b)=0f_x(1,0)=e(2a-b)=0,故 b=2ab=2a,解得 a=1,b=2a=1,b=2。检验二阶导数:fxx=ef_{xx}=e,fyy=2ef_{yy}=2e,fxy=0f_{xy}=0,Hessian 正定,确为极小值,选 D。

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第 23 题

高等数学
2 分

设 ff 连续,将 ∫02dy∫02y−y2f(x2+y2)dx\displaystyle\int_0^2dy\int_0^{\sqrt{2y-y^2}}f(x^2+y^2)dx 化为极坐标形式( )。
A. ∫0π/2dθ∫02sin⁡θf(r2)rdr\int_0^{\pi/2}d\theta\int_0^{2\sin\theta}f(r^2)rdr
B. ∫0π/2dθ∫02cos⁡θf(r2)rdr\int_0^{\pi/2}d\theta\int_0^{2\cos\theta}f(r^2)rdr
C. ∫0πdθ∫02sin⁡θf(r2)rdr\int_0^\pi d\theta\int_0^{2\sin\theta}f(r^2)rdr
D. ∫0πdθ∫02cos⁡θf(r2)rdr\int_0^\pi d\theta\int_0^{2\cos\theta}f(r^2)rdr

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参考答案:A

答案:A

区域为 x≥0x\ge0、x2+(y−1)2≤1x^2+(y-1)^2\le1,位于第一象限。用 x=rcos⁡θ,y=rsin⁡θx=r\cos\theta,y=r\sin\theta,圆周变为 r=2sin⁡θr=2\sin\theta,故 0≤θ≤π/20\le\theta\le\pi/2、0≤r≤2sin⁡θ0\le r\le2\sin\theta。面积元变为 rdrdθrdrd\theta,选 A。

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第 24 题

高等数学
2 分

将 f(x)=1/(x2−6x+10)f(x)=1/(x^2-6x+10) 展开为 (x−3)(x-3) 的幂级数( )。
A. ∑n=0∞(x−3)2n\sum_{n=0}^\infty(x-3)^{2n}
B. ∑n=0∞(−1)n(x−3)2n\sum_{n=0}^\infty(-1)^n(x-3)^{2n}
C. ∑n=0∞(x−3)n\sum_{n=0}^\infty(x-3)^n
D. ∑n=0∞(−1)n(x−3)n\sum_{n=0}^\infty(-1)^n(x-3)^n
四项均给定 2<x<42<x<4。

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参考答案:B

答案:B

分母配方为 1+(x−3)21+(x-3)^2。把 u=−(x−3)2u=-(x-3)^2 代入几何级数 1/(1−u)=∑un1/(1-u)=\sum u^n,得 B;要求 ∣x−3∣<1|x-3|<1,即 2<x<42<x<4。两个端点通项都不趋零。

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第 25 题

高等数学
2 分

下列级数结论正确的是( )。
A. ∑n=1∞ln⁡(1+1/n)/n\sum_{n=1}^\infty\ln(1+1/n)/\sqrt n 发散
B. ∑n=1∞(−1)n/(n2+1)\sum_{n=1}^\infty(-1)^n/(n^2+1) 条件收敛
C. ∑n=1∞[n/(n+1)]n\sum_{n=1}^\infty[n/(n+1)]^n 收敛
D. ∑n=1∞3n−1/[(n+1)22n]\sum_{n=1}^\infty3^{n-1}/[(n+1)2^{2n}] 绝对收敛

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参考答案:D

答案:D

D 的正项约由几何因子 (3/4)n(3/4)^n 控制,比值极限为 3/4<13/4<1,故绝对收敛。A 中通项等价于 n−3/2n^{-3/2},实际收敛;B 的绝对值级数与 1/n21/n^2 比较收敛;C 的通项趋于 e−1≠0e^{-1}\ne0,实际发散。选 D。

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填空题

15 题 · 共 30 分

第 26 题

高等数学
2 分

已知 f(x)f(x) 的定义域为 [1,3][1,3],求 f(ln⁡(1+x))f(\ln(1+x)) 的定义域。

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复合函数要求内层值落在外函数定义域内,即 1≤ln⁡(1+x)≤31\le\ln(1+x)\le3。指数函数递增,得到 e≤1+x≤e3e\le1+x\le e^3,所以 e−1≤x≤e3−1e-1\le x\le e^3-1,自动满足对数真数为正。

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第 27 题

高等数学
2 分

求 lim⁡x→∞cos⁡x−x2x+sin⁡x\displaystyle\lim_{x\to\infty}\frac{\cos x-x}{2x+\sin x}。

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分子分母同时除以 xx,得到 [(cos⁡x)/x−1]/[2+(sin⁡x)/x][(\cos x)/x-1]/[2+(\sin x)/x]。因为正弦余弦有界,两项除以 xx 均趋零,因此极限为 −1/2-1/2。不能对含振荡三角函数的原式随意反复用洛必达。

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第 28 题

高等数学
2 分

曲线 y=a(x−1)2+xsin⁡xy=a(x-1)^2+x\sin x 在 (0,a)(0,a) 处的切线斜率为 −4-4,求 aa。

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导数为 y′=2a(x−1)+sin⁡x+xcos⁡xy'=2a(x-1)+\sin x+x\cos x。代入零点得 y′(0)=−2ay'(0)=-2a,由 −2a=−4-2a=-4,求得 a=2a=2。曲线在零点的函数值也确为 aa。

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第 29 题

高等数学
2 分

求 ∫x−2x2−4x+2 dx\displaystyle\int\frac{x-2}{x^2-4x+2}\,dx。

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分母的导数为 2x−4=2(x−2)2x-4=2(x-2)。令 u=x2−4x+2u=x^2-4x+2,du=2(x−2)dxdu=2(x-2)dx,原式为 12∫du/u\frac12\int du/u,得到答案。公式适用于避开分母零点的各区间。

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第 30 题

高等数学
2 分

求 f(x)=x−sin⁡2xf(x)=x-\sin^2x 在 [0,π/2][0,\pi/2] 上的最大值。

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f′(x)=1−sin⁡2x≥0f'(x)=1-\sin2x\ge0,故 ff 在给定区间单调不减。最大值在右端点取得,f(π/2)=π/2−1f(\pi/2)=\pi/2-1。中间导数为零的点并不自动是极值点。

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第 31 题

高等数学
2 分

设 ∫f(x)dx=ln⁡(x2+2)+C\int f(x)dx=\ln(x^2+2)+C,求 df(x)df(x)。

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先对原函数求导得到 f(x)=2x/(x2+2)f(x)=2x/(x^2+2)。再求导,f′(x)=[2(x2+2)−4x2]/(x2+2)2f'(x)=[2(x^2+2)-4x^2]/(x^2+2)^2,所以微分为 f′(x)dxf'(x)dx,即答案。不能把 dfdf 与 ff 混为一谈。

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第 32 题

高等数学
2 分

求曲线 y=(x2+x−6)/(2−3x+x2)y=(x^2+x-6)/(2-3x+x^2) 的铅直渐近线。

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分子为 (x+3)(x−2)(x+3)(x-2),分母为 (x−1)(x−2)(x-1)(x-2)。对 x≠1,2x\ne1,2,函数等于 (x+3)/(x−1)(x+3)/(x-1)。在 x=1x=1 处无界,是铅直渐近线;在 x=2x=2 处约分后极限有限,只是可去间断点。

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第 33 题

高等数学
2 分

求 ∫01(arctan⁡x)2(1+x)x dx\displaystyle\int_0^1\frac{(\arctan\sqrt x)^2}{(1+x)\sqrt x}\,dx。

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令 u=arctan⁡xu=\arctan\sqrt x,则 du=dx/[2(1+x)x]du=dx/[2(1+x)\sqrt x]。x=0,1x=0,1 分别对应 u=0,π/4u=0,\pi/4,原积分为 2∫0π/4u2du=23(π/4)3=π3/962\int_0^{\pi/4}u^2du=\frac23(\pi/4)^3=\pi^3/96。端点按广义积分理解,换元后有限。

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第 34 题

高等数学
2 分

求 (1+x2)dy−y2dx=0(1+x^2)dy-y^2dx=0 满足 y(1)=−1/2y(1)=-1/2 的特解。

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因初值非零,可在其邻域分离变量:dy/y2=dx/(1+x2)dy/y^2=dx/(1+x^2),积分得 −1/y=arctan⁡x+C-1/y=\arctan x+C。由 x=1,y=−1/2x=1,y=-1/2 得 C=2−π/4C=2-\pi/4,整理得到答案。分母在 x0=tan⁡(π/4−2)x_0=\tan(\pi/4-2) 处为零;包含初值 x=1x=1 的最大解区间是 (x0,+∞)(x_0,+\infty),不能延拓过该竖直渐近线。

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第 35 题

高等数学
2 分

D={(x,y):x2+y2≤2}D=\{(x,y):x^2+y^2\le2\},求 ∬D(x−y)2dxdy\iint_D(x-y)^2dxdy。

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展开为 x2+y2−2xyx^2+y^2-2xy,交叉项因对称性积分为零。余下用极坐标,∫02πdθ∫02r2rdr=2π[r4/4]02=2π\int_0^{2\pi}d\theta\int_0^{\sqrt2}r^2rdr=2\pi[r^4/4]_0^{\sqrt2}=2\pi。

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第 36 题

高等数学
2 分

设 z=ex+y−ln⁡(x+y)z=e^{x+y}-\ln(x+y),求 zxy(1,0)z_{xy}(1,0)。

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定义域要求 x+y>0x+y>0。先有 zx=ex+y−1/(x+y)z_x=e^{x+y}-1/(x+y),再对 yy 求导,zxy=ex+y+1/(x+y)2z_{xy}=e^{x+y}+1/(x+y)^2。代入 (1,0)(1,0) 得 e+1e+1。

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第 37 题

高等数学
2 分

求球面 x2+y2+z2−6x+2y=15x^2+y^2+z^2-6x+2y=15 在点 (3,2,4)(3,2,4) 处的切平面。

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代入给定点满足原球面,故可求切平面。取隐函数左侧减 1515,其梯度为 (2x−6,2y+2,2z)(2x-6,2y+2,2z),在该点为 (0,6,8)(0,6,8)。所以 6(y−2)+8(z−4)=06(y-2)+8(z-4)=0,约去因子 22,得到答案。

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第 38 题

高等数学
2 分

求 ∫01dy∫y1exx dx\displaystyle\int_0^1dy\int_y^1\frac{e^x}{x}\,dx。

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区域为 0≤y≤x≤10\le y\le x\le1。交换积分次序,得到 ∫01dx∫0x(ex/x)dy=∫01exdx=e−1\int_0^1dx\int_0^x(e^x/x)dy=\int_0^1e^xdx=e-1。原点的奇性在面积积分中可积;可先在 x≥εx\ge\varepsilon 上交换再取极限。

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第 39 题

高等数学
2 分

向量 OM→\overrightarrow{OM} 与 xx 轴正向夹角为 π/3\pi/3,与 zz 轴正向夹角为 3π/43\pi/4,与 yy 轴正向夹角大于 π/2\pi/2,且模为 66。求其坐标。

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方向余弦给出 x=6cos⁡(π/3)=3x=6\cos(\pi/3)=3,z=6cos⁡(3π/4)=−32z=6\cos(3\pi/4)=-3\sqrt2。由模平方 x2+y2+z2=36x^2+y^2+z^2=36 得 y2=9y^2=9。与 yy 轴正向成钝角说明 y<0y<0,故 y=−3y=-3。

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第 40 题

高等数学
2 分

求 ∑n=0∞(−2)n−1n!\displaystyle\sum_{n=0}^\infty\frac{(-2)^{n-1}}{n!}。

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从每一项中提出因子 −1/2-1/2,级数为 −12∑n=0∞(−2)n/n!-\frac12\sum_{n=0}^\infty(-2)^n/n!。指数函数展开式 et=∑tn/n!e^t=\sum t^n/n! 在所有实数上收敛,令 t=−2t=-2,得到答案。

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解答题

13 题 · 共 70 分

第 41 题

高等数学
5 分

求 lim⁡x→+∞xln⁡(1+1/x)−xsin⁡(1/x)x2−1−x\displaystyle\lim_{x\to+\infty}\frac{x\ln(1+1/x)-x\sin(1/x)}{\sqrt{x^2-1}-x}。

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令 t=1/x→0+t=1/x\to0^+,分子分母同乘 tt,化为 [ln⁡(1+t)−sin⁡t]/[1−t2−1][\ln(1+t)-\sin t]/[\sqrt{1-t^2}-1]。展开分子为 −t2/2+O(t3)-t^2/2+O(t^3),分母为 −t2/2+O(t4)-t^2/2+O(t^4),所以比值趋于 11。这里首阶项相消,需要保留二阶。

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第 42 题

高等数学
5 分

函数 f(x)={sin⁡(ax)+2a−1,x≥0,ln⁡(1+bx)+3b,x<0f(x)=\begin{cases}\sin(ax)+2a-1,&x\ge0,\\\ln(1+bx)+3b,&x<0\end{cases} 在 x=0x=0 可导,求 a,ba,b。

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可导先要求连续:右值 2a−12a-1 等于左极限 3b3b。左右导数分别为 aa、bb,故还需 a=ba=b。联立 2a−1=3a2a-1=3a 得 a=b=−1a=b=-1。该值下对数在零点左邻域有定义,条件成立。

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第 43 题

高等数学
5 分

设 y=(sin⁡x)x−arctan⁡(2+x2)y=(\sin x)^x-\arctan(2+x^2),求 dy/dxdy/dx。

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在 sin⁡x>0\sin x>0 的开区间,写 (sin⁡x)x=exln⁡sin⁡x(\sin x)^x=e^{x\ln\sin x},用对数求导得到第一项导数 (sin⁡x)x(ln⁡sin⁡x+xcot⁡x)(\sin x)^x(\ln\sin x+x\cot x)。第二项由链式法则得 −2x/[1+(2+x2)2]-2x/[1+(2+x^2)^2],展开分母即所列式。实变幂函数须说明所用定义域。

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第 44 题

高等数学
5 分

常系数线性方程 y′′−ay′−by=5e−xy''-ay'-by=5e^{-x} 有特解 y∗=−xe−xy^*=-xe^{-x}。求方程通解。

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先求 (y∗)′=(x−1)e−x(y^*)'=(x-1)e^{-x}、(y∗)′′=(2−x)e−x(y^*)''=(2-x)e^{-x}。代入方程并消去 e−xe^{-x},得 (−1−a+b)x+(2+a)=5(-1-a+b)x+(2+a)=5。比较系数,a=3,b=4a=3,b=4。齐次特征根为 4,−14,-1,因此齐次解为 C1e4x+C2e−xC_1e^{4x}+C_2e^{-x},再加给定特解,得到答案。

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第 45 题

高等数学
5 分

求 ∫dx(x2+x4)1+x2\displaystyle\int\frac{dx}{(x^2+x^4)\sqrt{1+x^2}}。

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原式为 ∫dx/[x2(1+x2)3/2]\int dx/[x^2(1+x^2)^{3/2}]。令 x=tan⁡tx=\tan t,取 −π/2<t<π/2-\pi/2<t<\pi/2,积分化为 ∫cos⁡3t/sin⁡2t dt\int\cos^3t/\sin^2t\,dt。再令 u=sin⁡tu=\sin t,得 ∫(u−2−1)du=−1/u−u+C\int(u^{-2}-1)du=-1/u-u+C。由 u=x/1+x2u=x/\sqrt{1+x^2} 代回即答案,在避开零点的区间成立。

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第 46 题

高等数学
5 分

设 f(x)=∫1xte−tcot⁡t dtf(x)=\int_1^xte^{-t}\cot t\,dt,求 ∫01f(x)sec⁡2x dx\int_0^1f(x)\sec^2x\,dx。

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f′(x)=xe−xcot⁡xf'(x)=xe^{-x}\cot x,f(1)=0f(1)=0。在零点附近 xcot⁡x→1x\cot x\to1,因此 ff 有有限极限,边界乘积 f(x)tan⁡x→0f(x)\tan x\to0。分部积分得到 [f(x)tan⁡x]01−∫01tan⁡x f′(x)dx=−∫01xe−xdx[f(x)\tan x]_0^1-\int_0^1\tan x\,f'(x)dx=-\int_0^1xe^{-x}dx。最后为 [(x+1)e−x]01=2/e−1[(x+1)e^{-x}]_0^1=2/e-1。

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第 47 题

高等数学
5 分

平面 Π\Pi 过 (2,1,1)(2,1,1),垂直于平面 2x+y−z+1=02x+y-z+1=0,并平行于直线 L:{3x−4y+z+1=0,2x−y+2z+3=0.L:\begin{cases}3x-4y+z+1=0,\\2x-y+2z+3=0.\end{cases} 求 Π\Pi。

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两给定平面的法向量叉积给出直线方向 s=(3,−4,1)×(2,−1,2)=(−7,−4,5)\mathbf s=(3,-4,1)\times(2,-1,2)=(-7,-4,5)。所求平面法向量应同时垂直于 s\mathbf s 和 (2,1,−1)(2,1,-1),可取二者叉积 (1,−3,−1)(1,-3,-1)。过点 (2,1,1)(2,1,1) 得 (x−2)−3(y−1)−(z−1)=0(x-2)-3(y-1)-(z-1)=0,整理即答案。

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第 48 题

高等数学
5 分

函数 z=z(x,y)z=z(x,y) 由 sin⁡x−xy2+e−z=z\sin x-xy^2+e^{-z}=z 确定,求全微分 dzdz。

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对等式两边作全微分:(cos⁡x−y2)dx−2xy dy−e−zdz=dz(\cos x-y^2)dx-2xy\,dy-e^{-z}dz=dz。将 dzdz 项合并,因 1+e−z>01+e^{-z}>0,可以相除,得到答案。也说明对应隐函数的局部求导条件总能满足。

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第 49 题

高等数学
5 分

计算 ∮L(3x+ey−y2)dx+(xey+x2−4)dy\displaystyle\oint_L(3x+e^y-y^2)dx+(xe^y+x^2-4)dy,LL 为顶点 (0,0),(2,0),(2,2)(0,0),(2,0),(2,2) 的三角形边界,取逆时针方向。

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设 P=3x+ey−y2P=3x+e^y-y^2,Q=xey+x2−4Q=xe^y+x^2-4。由格林公式,Qx−Py=(ey+2x)−(ey−2y)=2x+2yQ_x-P_y=(e^y+2x)-(e^y-2y)=2x+2y。区域为 0≤x≤2,0≤y≤x0\le x\le2,0\le y\le x,所以积分为 ∫02dx∫0x(2x+2y)dy=∫023x2dx=8\int_0^2dx\int_0^x(2x+2y)dy=\int_0^23x^2dx=8。

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第 50 题

高等数学
5 分

求幂级数 ∑n=1∞3n−(−1)n−1n+1xn\displaystyle\sum_{n=1}^\infty\frac{3^n-(-1)^{n-1}}{n+1}x^n 的收敛半径和收敛域。

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系数主要由 3n/(n+1)3^n/(n+1) 控制,比值极限为 33,故收敛半径 R=1/3R=1/3。x=1/3x=1/3 时,级数为调和型正项级数减去绝对收敛的小修正项,发散。x=−1/3x=-1/3 时,主项为 (−1)n/(n+1)(-1)^n/(n+1),交错收敛,修正项绝对收敛,故整体收敛。因此左端包含、右端排除。

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第 51 题

高等数学
7 分

区域 DD 由曲线 f(x)=xexf(x)=xe^x、它在 (1,e)(1,e) 处的切线及 xx 轴围成。
(1)求面积;(2)求绕 xx 轴一周的旋转体体积。

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切线斜率为 f′(1)=2ef'(1)=2e,故切线 y=2ex−ey=2ex-e,与横轴交于 x=1/2x=1/2;曲线与横轴交于零点。因 f′′(x)=(x+2)ex>0f''(x)=(x+2)e^x>0(0≤x≤10\le x\le1),切线在曲线下方。(1)面积为 ∫01xexdx\int_0^1xe^xdx 减去底 1/21/2、高 ee 的三角形面积,得到 1−e/41-e/4。(2)用圆盘减去圆锥体积,V=π∫01x2e2xdx−πe2/6V=\pi\int_0^1x^2e^{2x}dx-\pi e^2/6。前一积分为 e2/4−1/4e^2/4-1/4,故 V=π(e2/12−1/4)V=\pi(e^2/12-1/4)。

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第 52 题

高等数学
7 分

司机以车速 xx 千米/小时送货,路程 280280 千米,限速 60≤x≤10060\le x\le100。已知汽车每小时耗油量为 (5+x2/560)(5+x^2/560) 升(L/h),司机每小时工资 4545 元,油价 77 元/升。求费用最小时的速度与费用。

编者单位修正: 原回忆版图片写作 L/km;本稿按题干“每小时”及其原附解析使用的小时耗油模型改为 L/h。

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行程用时为 280/x280/x 小时。每小时总费用为 45+7(5+x2/560)=80+x2/8045+7(5+x^2/560)=80+x^2/80 元,因此总费用 W(x)=(80+x2/80) 280/x=22400/x+7x/2W(x)=(80+x^2/80)\,280/x=22400/x+7x/2。有 W′(x)=−22400/x2+7/2W\prime(x)=-22400/x^2+7/2,令其为零得 x2=6400x^2=6400,限速区间内 x=80x=80。又 W′′(x)=44800/x3>0W\prime\prime(x)=44800/x^3>0,故此处为最小值;W(80)=560W(80)=560 元。

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第 53 题

高等数学
6 分

证明:当 x>0x>0 时,x<1ln⁡(x+1)−ln⁡x<x+1\displaystyle x<\frac1{\ln(x+1)-\ln x}<x+1。

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函数 g(t)=ln⁡tg(t)=\ln t 在 [x,x+1][x,x+1] 上连续、开区间可导,拉格朗日中值定理给出 ξ∈(x,x+1)\xi\in(x,x+1),使 ln⁡(x+1)−ln⁡x=g′(ξ)=1/ξ\ln(x+1)-\ln x=g'(\xi)=1/\xi。因 ξ>0\xi>0,取倒数得到 1/[ln⁡(x+1)−ln⁡x]=ξ1/[\ln(x+1)-\ln x]=\xi,于是严格位于 xx 与 x+1x+1 之间。

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