2022 年
第 1 题 ¶
Example
设 \(\displaystyle \lim_{x\to 1}\frac{f(x)}{\ln x}=1\),则 ?
(A) \(f(1)=0\).
(B) \(\displaystyle \lim_{x\to 1}f(x)=0\).
(C) \(f'(1)=1\).
(D) \(\displaystyle \lim_{x\to 1}f'(x)=1\).
没说 \(f(x)\) 连续,选 B。
第 2 题 ¶
Example
设 \(f(u)\) 可导,\(\displaystyle z=xyf\left(\frac{y}{x}\right)\),若 \(\displaystyle x\frac{\partial z}{\partial x}+y\frac{\partial z}{\partial y}=y^2(\ln y-\ln x)\),则 ?
(A) \(\displaystyle f(1)=\frac{1}{2},\ f'(1)=0\).
(B) \(\displaystyle f(1)=0,\ f'(1)=\frac{1}{2}\).
(C) \(\displaystyle f(1)=\frac{1}{2},\ f'(1)=1\).
(D) \(\displaystyle f(1)=0,\ f'(1)=1\).
简单计算题。选 B。
第 3 题 ¶
Example
设数列 \(\{x_n\}\) 满足 \(\displaystyle -\frac{\pi}{2}\leqslant x_n\leqslant \frac{\pi}{2}\),则 ?
(A) 若 \(\displaystyle \lim_{n\to\infty}\cos(\sin x_n)\) 存在,则 \(\displaystyle \lim_{n\to\infty}x_n\) 存在 .
(B) 若 \(\displaystyle \lim_{n\to\infty}\sin(\cos x_n)\) 存在,则 \(\displaystyle \lim_{n\to\infty}x_n\) 存在 .
(C) 若 \(\displaystyle \lim_{n\to\infty}\cos(\sin x_n)\) 存在,则 \(\displaystyle \lim_{n\to\infty}\sin x_n\) 存在,但 \(\displaystyle \lim_{n\to\infty}x_n\) 不一定存在 .
(D) 若 \(\displaystyle \lim_{n\to\infty}\sin(\cos x_n)\) 存在,则 \(\displaystyle \lim_{n\to\infty}\cos x_n\) 存在,但 \(\displaystyle \lim_{n\to\infty}x_n\) 不一定存在 .
选 D。考察单调性,记 \(f^{-1}(x)\) 为 \(f(x)\) 的反函数,则有如下结论:
单调性结论
若 \(\displaystyle \lim_{ x \to x_{0} }f(g(x))=A\) 且 \(f(x)\) 在区间 \(I\) 单调(保证有反函数
本题 \([-\frac{\pi}{2}, \frac{\pi}{2}]\) 是 \(\sin x\) 的单调区间,而不是 \(\cos x\) 的单调区间,故选 D。
第 4 题 ¶
Example
若 \(\displaystyle I_1=\int_{0}^{1}\frac{x}{2(1+\cos x)}\mathrm{d}x,\ I_2=\int_{0}^{1}\frac{\ln(1+x)}{1+\cos x}\mathrm{d}x,\ I_3=\int_{0}^{1}\frac{2x}{1+\sin x}\mathrm{d}x\),则 ?
(A) \(I_1<I_2<I_3\).
(B) \(I_2<I_1<I_3\).
(C) \(I_1<I_3<I_2\).
(D) \(I_3<I_2<I_1\).
选 A。作差即可得到 \(I_{1}<I_{2}\);结合选项只需要在判断 \(I_{2}\) 和 \(I_{3}\) 的大小关系,由于 \(\left( \frac{\pi}{4},1 \right)\) 这部分的误差对于本题来说可以忽略,所以直接在 \((0,1)\) 范围上放缩即可。
第 5 题 ¶
Example
下列 4 个条件中,3 阶矩阵 \(\boldsymbol{A}\) 可相似对角化的一个充分非必要条件是 ?
(A) \(\boldsymbol{A}\) 有 3 个不同的特征值 .
(B) \(\boldsymbol{A}\) 有 3 个线性无关的特征向量 .
(C) \(\boldsymbol{A}\) 有 3 个两两线性无关的特征向量 .
(D) \(\boldsymbol{A}\) 的属于不同特征值的特征向量相互正交 .
选 A,过程看图:
第 6 题 ¶
Example
设 \(\boldsymbol{A},\boldsymbol{B}\) 为 \(n\) 阶矩阵,\(\boldsymbol{E}\) 为 \(n\) 阶单位矩阵,若方程组 \(\boldsymbol{A}\boldsymbol{x}=\boldsymbol{0}\) 与 \(\boldsymbol{B}\boldsymbol{x}=\boldsymbol{0}\) 同解,则 ?
(A) \(\begin{pmatrix}\boldsymbol{A}&\boldsymbol{O}\\ \boldsymbol{E}&\boldsymbol{B}\end{pmatrix}\boldsymbol{y}=\boldsymbol{0}\) 只有零解 .
(B) \(\begin{pmatrix}\boldsymbol{E}&\boldsymbol{A}\\ \boldsymbol{O}&\boldsymbol{A}\boldsymbol{B}\end{pmatrix}\boldsymbol{y}=\boldsymbol{0}\) 只有零解 .
(C) \(\begin{pmatrix}\boldsymbol{A}&\boldsymbol{B}\\ \boldsymbol{O}&\boldsymbol{B}\end{pmatrix}\boldsymbol{y}=\boldsymbol{0}\) 与 \(\begin{pmatrix}\boldsymbol{B}&\boldsymbol{A}\\ \boldsymbol{O}&\boldsymbol{A}\end{pmatrix}\boldsymbol{y}=\boldsymbol{0}\) 同解 .
(D) \(\begin{pmatrix}\boldsymbol{A}\boldsymbol{B}&\boldsymbol{B}\\ \boldsymbol{O}&\boldsymbol{A}\end{pmatrix}\boldsymbol{y}=\boldsymbol{0}\) 与 \(\begin{pmatrix}\boldsymbol{B}\boldsymbol{A}&\boldsymbol{A}\\ \boldsymbol{O}&\boldsymbol{B}\end{pmatrix}\boldsymbol{y}=\boldsymbol{0}\) 同解 .
选 C。齐次方程组只有零解等价于系数矩阵满秩,因此可以得到 A 和 B 均错误。对于 C 和 D,使用分块初等变换即可。
第 7 题 ¶
Example
设 \(\boldsymbol{\alpha}_1=(\lambda,1,1)^\mathrm{T},\boldsymbol{\alpha}_2=(1,\lambda,1)^\mathrm{T},\boldsymbol{\alpha}_3=(1,1,\lambda)^\mathrm{T},\boldsymbol{\alpha}_4=(1,\lambda,\lambda^2)^\mathrm{T}\),若 \(\boldsymbol{\alpha}_1,\boldsymbol{\alpha}_2,\boldsymbol{\alpha}_3\) 与 \(\boldsymbol{\alpha}_1,\boldsymbol{\alpha}_2,\boldsymbol{\alpha}_4\) 等价,则 \(\lambda\) 的取值范围是 ?
(A) \(\{0,1\}\).
(B) \(\{\lambda\mid \lambda\in\mathbb{R},\lambda\neq -2\}\).
(C) \(\{\lambda\mid \lambda\in\mathbb{R},\lambda\neq -1,\lambda\neq -2\}\).
(D) \(\{\lambda\mid \lambda\in\mathbb{R},\lambda\neq -1\}\).
好题,首先观察发现 \(\lambda=1\) 的时候四个向量全部都相等,因此两个向量组必然等价。其次对 \((\alpha_{1},\alpha_{2},\alpha_{3})\) 拆分发现当 \(\lambda=-2\) 的时候是不满秩的,但是 \((\alpha_{1},\alpha_{2},\alpha_{4})\) 是满秩的,所以不等价(因为一个张成的是 \(\mathbb{R}^{2}\),另一个张成的是 \(\mathbb{R}^{3}\)
图片过程空间有限写的比较挤,看懂上面的文字解析即可。
第 8 题 ¶
Example
设随机变量 \(X\) 服从区间 \((0,3)\) 上的均匀分布,随机变量 \(Y\) 服从参数为 \(2\) 的泊松分布,且 \(X\) 与 \(Y\) 的协方差为 \(-1\),则 \(D(2X-Y+1)=\) ?
(A) \(1\).
(B) \(5\).
(C) \(9\).
(D) \(12\).
送分题,选 A。
第 9 题 ¶
Example
设随机变量 \(X_1,X_2,\dots,X_n\) 独立同分布,且 \(X_1\) 的 4 阶矩存在,\(E(X_1^k)=\mu_k\ (k=1,2,3,4)\),则根据切比雪夫不等式,对任意 \(\varepsilon>0\),都有 \(\displaystyle P\left\{\left|\frac{1}{n}\sum_{i=1}^n X_i^2-\mu_2\right|\geqslant \varepsilon\right\}\leqslant\) ?
(A) \(\displaystyle \frac{\mu_4-\mu_2^2}{n\varepsilon^2}\).
(B) \(\displaystyle \frac{\mu_4-\mu_2^2}{\sqrt{n}\varepsilon^2}\).
(C) \(\displaystyle \frac{\mu_2-\mu_1^2}{n\varepsilon^2}\).
(D) \(\displaystyle \frac{\mu_2-\mu_1^2}{\sqrt{n}\varepsilon^2}\).
选 A,切比雪夫不等式的直接运用。
第 10 题 ¶
Example
设随机变量 \(X \sim N(0,1)\),若在 \(X=x\) 的条件下,随机变量 \(Y \sim N(x,1)\),则 \(X\) 与 \(Y\) 的相关系数为 ?
(A) \(\dfrac{1}{4}\).
(B) \(\dfrac{1}{2}\).
(C) \(\dfrac{\sqrt{3}}{3}\).
(D) \(\dfrac{\sqrt{2}}{2}\).
选 D。如果知道二维正态分布的概率密度函数表达式就秒了,建议记忆如下矩阵形式的概率密度函数,指数部分是 \(-\frac{1}{2}\) 倍的马氏距离的平方,更有规律一些。
二维正态分布概率密度函数
记 \(\vec{x}\) 是 \(n\) 为随机向量,\(\vec{\mu}\) 是均值向量 \(\mathbb{E}(\vec{x})\),\(\Sigma\) 是协方差矩阵,则 \(n\) 维多元正态分布的联合概率密度函数为:
第 11 题 ¶
Example
函数 \(f(x,y)=x^2+2y^2\) 在点 \((0,1)\) 处的最大方向导数为 ?
方向导数的最大值为梯度的模。
第 12 题 ¶
Example
\(\displaystyle\int_{1}^{\mathrm{e}^2}\frac{\ln x}{\sqrt{x}}\mathrm{d}x=\) ?
分部积分。
第 13 题 ¶
Example
当 \(x\geqslant 0,y\geqslant 0\) 时,\(x^2+y^2\leqslant k\mathrm{e}^{x+y}\) 恒成立,则 \(k\) 的取值范围是 ?
高中题,当然看作二元函数极值问题求解也可以,注意别漏了边界。
第 14 题 ¶
Example
已知级数 \(\displaystyle\sum_{n=1}^{\infty}\frac{n!}{n^n}\mathrm{e}^{-nx}\) 的收敛域为 \((a,+\infty)\),则 \(a=\) ?
基础题,比值或者根值判别法都可以。
第 15 题 ¶
Example
已知矩阵 \(\boldsymbol{A}\) 和 \(\boldsymbol{E}-\boldsymbol{A}\) 可逆,其中 \(\boldsymbol{E}\) 为单位矩阵,若矩阵 \(\boldsymbol{B}\) 满足
则 \(\boldsymbol{B}-\boldsymbol{A}=\) ?
考虑除法思想即可。
对求逆方法掌握不全面的同学可以参考下面这篇文章,系统总结了全部的求逆方法:矩阵秩大总结
第 16 题 ¶
Example
设 \(A,B,C\) 为随机事件,且 \(A\) 与 \(B\) 互不相容,\(A\) 与 \(C\) 互不相容,\(B\) 与 \(C\) 相互独立,\(P(A)=P(B)=P(C)=\dfrac{1}{3}\),则 \(P(B\cup C\mid A\cup B\cup C)=\) ?
基础题,根据定义计算即可。
第 17 题 ¶
Example
设函数 \(y(x)\) 是微分方程 \(y'+\dfrac{1}{2\sqrt{x}}y=2+\sqrt{x}\) 的满足条件 \(y(1)=3\) 的解,求曲线 \(y=y(x)\) 的渐近线 .
一阶线性微分方程,求解即可。
第 18 题 ¶
Example
已知平面区域 \(D=\{(x,y)\mid y-2\leqslant x\leqslant \sqrt{4-y^2},\ 0\leqslant y\leqslant 2\}\),计算
经典。根据图像很容易想到使用极坐标计算,但是如果你直接将分子的括号打开的话,那么恭喜你成功发现了计算量最大的算法!观察区域边界直线 \(y=x+2\) 对应的极坐标表示为 \(r=2 / (\sin\theta-\cos\theta)\),而分子含有 \((\cos\theta-\sin\theta)^{2}\) 是可以约掉的,具体过程如下:
但是这种最简单的方法是非常难想到的,同时在考场上也不一定敢尝试。所以下面介绍一种更加直接且计算量也不大的方法,那就是直接用直角坐标系进行计算,过程如下,虽然比较长但是几乎没有什么计算量:
第 19 题 ¶
Example
已知曲线 \(L\) 是曲面 \(\Sigma:4x^2+y^2+z^2=1,\ x\geqslant 0,\ y\geqslant 0,\ z\geqslant 0\) 的边界,曲面 \(\Sigma\) 方向朝上,曲线 \(L\) 的方向和曲面 \(\Sigma\) 的方向符合右手法则,计算
也是很经典的题目了,直接使用斯托克斯计算量也是很大的,我们注意到曲线 \(\Sigma\) 的边界只由三条曲线围成,因此直接将积分拆成三段计算即可。在这三段上分别计算二型曲线积分难度就很低了,并且方法也很多,如定义法、格林公式、参数方程等等。
第 20 题 ¶
Example
设函数 \(f(x)\) 在 \((-\infty,+\infty)\) 上有二阶连续导数,证明:\(f''(x)\geqslant 0\) 的充分必要条件是对任意不同的实数 \(a,b\),都有
成立。
\(\mathrm{Hadamard}\) 不等式的一侧。必要性直接使用区间再现结合下凸函数的性质即可证明。
充分性利用泰勒展开证明是比较直接的方式。
Tip
本题只涉及到了 \(\mathrm{Hadamard}\) 不等式的一侧,完整的 \(\mathrm{Hadamard}\) 不等式如下(设 \(f''(x)\geqslant 0\)
下面证明一下本题没有的右侧:
第 21 题 ¶
Example
设二次型 \(\displaystyle f(x_1,x_2,x_3)=\sum_{i=1}^{3}\sum_{j=1}^{3}ijx_ix_j\).
(1) 写出 \(f(x_1,x_2,x_3)\) 对应的矩阵;
(2) 求正交变换 \(\boldsymbol{x}=\boldsymbol{Q}\boldsymbol{y}\) 将 \(f(x_1,x_2,x_3)\) 化为标准形;
(3) 求 \(f(x_1,x_2,x_3)=0\) 的解。
秩一矩阵,纯结论的考察,不再赘述。
对秩一矩阵的 8 大性质不熟悉的同学移步下文:秩一矩阵的 8 大性质
第 22 题 ¶
Example
设 \(X_1,X_2,\dots,X_n\) 为来自均值为 \(\theta\) 的指数分布总体的简单随机样本,\(Y_1,Y_2,\dots,Y_m\) 为来自均值为 \(2\theta\) 的指数分布总体的简单随机样本,且两样本相互独立,其中 \(\theta(\theta>0)\) 是未知参数。利用样本 \(X_1,X_2,\dots,X_n,Y_1,Y_2,\dots,Y_m\),求 \(\theta\) 的最大似然估计量 \(\hat{\theta}\),并求 \(D(\hat{\theta})\).
第一问,根据似然函数的定义,全都乘起来即可。不要因为有两类就被吓到了。
第二问,根据第一问求出的表达式结合指数函数的方差展开计算即可。
以上就是对于 2022 年数一真题的全部解答,整体难度和质量都很高,选填题对概念考察深入、技巧性强,如第 3、7 和第 10 题技巧性都比较强;其余选择题对基本功要求也不低。填空题都很基础。大题部分,18 和 19 如果想不到好的处理方法计算量可不是一般的大;20 题考察 Hadamard 不等式,如果没有接触过的话思路是比较难想到的,对于这种积分不等式尝试构造变限积分进行证明也是一种方法,本题采用这种方法是可以做出来的,正文呈现的是比较简单的处理手法。线代和概率论这两个大题难度都不大。
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