2005年考研数学(一)试题分析详解

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2005年数学一试题分析、详解和评注

一、填空题（本题共6小题，每小题4分，满分24分. 把答案填在题中横线上）

11x2

（1）曲线y 的斜渐近线方程为 y x .

242x 1

【分析】 本题属基本题型，直接用斜渐近线方程公式进行计算即可.

f(x)x21

lim2 ， 【详解】 因为a=lim

x x 2x xx2

b lim f(x) ax lim

x

x1

，

x 2(2x 1)4

于是所求斜渐近线方程为y

11x . 24

【评注】 如何求垂直渐近线、水平渐近线和斜渐近线，是基本要求，应熟练掌握。这

里应注意两点：1）当存在水平渐近线时，不需要再求斜渐近线；2）若当x 时，极限

a lim

x

f(x)

不存在，则应进一步讨论x 或x 的情形，即在右或左侧是否存x

在斜渐近线。

完全类似例题见《数学复习指南》（理工类）P.192【例7.32】

（2） 微分方程xy 2y xlnx满足y(1)

111

的解为y xlnx x.. 939

【分析】直接套用一阶线性微分方程y P(x)y Q(x)的通解公式：

P(x)dxP(x)dx

y e [Q(x)e dx C]，

再由初始条件确定任意常数即可. 【详解】 原方程等价为

y

于是通解为 y e

=

2

y lnx， x

xdx

2

[ lnx e

xdx

2

dx C]

12

[xlnxdx C] 2 x

111

xlnx x C2， 39x111

由y(1) 得C=0，故所求解为y xlnx x.

939

【评注】 本题虽属基本题型，但在用相关公式时应注意先化为标准型. 另外，本题也

可如下求解：原方程可化为

xy 2xy xlnx，即 [xy] xlnx，两边积分得

2

2

2

2

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13132

xlnxdx xlnx x C， 39

11

再代入初始条件即可得所求解为y xlnx x.

39

xy

2

完全类似公式见《数学复习指南》（理工类）P.154

x2y2z21

{1,1,1}，则（3）设函数u(x,y,z) 1 ，单位向量n 61218 u

n

=

(1,2,3)

3. 3

【分析】 函数u(x,y,z)沿单位向量n {cos ,cos ,cos }的方向导数为：

u u u u cos cos cos n x y z

因此，本题直接用上述公式即可.

【详解】 因为

ux uy uz

， ，于是所求方向导数为 ， x3 y6 z9

u

n

(1,2,3)

=

111111 . 33333

【评注】 本题若n={m,n,l}非单位向量，则应先将其单位化，从而得方向余弦为：

cos

mm n l

2

2

2

,cos

nm n l

2

2

2

,cos

lm n l

2

2

2

.

完全类似例题见《数学复习指南》（理工类）P.330【例12.30】

（4）设 是由锥面z

x2 y2与半球面z R2 x2 y2围成的空间区域， 是

的整个边界的外侧，则 xdydz ydzdx zdxdy 2 (1

23

)R. 2

【分析】本题 是封闭曲面且取外侧，自然想到用高斯公式转化为三重积分，再用球面（或柱面）坐标进行计算即可.

【详解】

xdydz ydzdx zdxdy 3dxdydz

=3.

R

2

d 4sin d d 2 (1

2

23)R. 2

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【评注】 本题属基本题型，不论是用球面坐标还是用柱面坐标进行计算，均应特别注意计算的准确性，主要考查基本的计算能力.

完全类似例题见《数学复习指南》（理工类）P.325【例12.22】

（5）设 1, 2, 3均为3维列向量，记矩阵

A ( 1, 2, 3)，B ( 1 2 3, 1 2 2 4 3, 1 3 2 9 3)， 如果A 1，那么B .

【分析】 将B写成用A右乘另一矩阵的形式，再用方阵相乘的行列式性质进行计算即可.

【详解】 由题设，有

B ( 1 2 3, 1 2 2 4 3, 1 3 2 9 3)

111

=( 1, 2, 3)123， 149

11

于是有 B A 2

3 1 2 2.

49

【评注】 本题相当于矩阵B的列向量组可由矩阵A的列向量组线性表示，关键是将其转化为用矩阵乘积形式表示。一般地，若

1 a11 1 a12 2 a1n n， 2 a21 1 a22 2 a2n n，

m am1 1 am2 2 amn n，

a11 a

m 1, 2, , n 12

a1n

a21 am1 a22 am2 .

a2n amn

则有 1

2

完全类似例题见《数学复习指南》（理工类）P.356【例1.5】

（6）从数1,2,3,4中任取一个数，记为X, 再从1,2, ,X中任取一个数，记为Y, 则

P{Y 2}=

13

. 48

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【分析】 本题涉及到两次随机试验，想到用全概率公式, 且第一次试验的各种两两互不相容的结果即为完备事件组或样本空间的划分.

【详解】 P{Y 2}=P{X 1}P{Y 2X 1}+P{X 2}P{Y 2X 2} +P{X 3}P{Y 2X 3}+P{X 4}P{Y 2X 4} =

111113

(0 ) . 423448

【评注】 全概率公式综合考查了加法公式、乘法公式和条件概率，这类题型一直都是

考查的重点.

完全类似例题见《数学复习指南》（理工类）P.492【例1.32】

二、选择题（本题共8小题，每小题4分，满分32分. 每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求，把所选项前的字母填在题后的括号内）

（7）设函数f(x) lim x

n

3n

，则f(x)在( , )内

(A) 处处可导. (B) 恰有一个不可导点.

(C) 恰有两个不可导点. (D) 至少有三个不可导点. [ C ] 【分析】 先求出f(x)的表达式，再讨论其可导情形. 【详解】 当x 1时，f(x) lim x

n

3n

1；

当x 1时，f(x) lim 1 1；

n

当x 1时，f(x) limx(

n

3

1x

3n

1) x.

1n

3

x3,x 1,

即f(x) 1, 1 x 1, 可见f(x)仅在x= 1时不可导，故应选(C).

x3,x 1.

【评注】 本题综合考查了数列极限和导数概念两个知识点.

完全类似例题见《数学复习指南》（理工类）P.56【例2.20】

"M N"表示（8）设F(x)是连续函数f(x)的一个原函数，“M的充分必要条件是N”，

则必有

(A) F(x)是偶函数 f(x)是奇函数. （B） F(x)是奇函数 f(x)是偶函数.

(C) F(x)是周期函数 f(x)是周期函数.

(D) F(x)是单调函数 f(x)是单调函数. [ A ] 【分析】 本题可直接推证，但最简便的方法还是通过反例用排除法找到答案.

【详解】 方法一：任一原函数可表示为F(x)

x

f(t)dt C，且F (x) f(x).

当F(x)为偶函数时，有F( x) F(x)，于是F ( x) ( 1) F (x)，即 f( x) f(x)，

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x

也即f( x) f(x)，可见f(x)为奇函数；反过来，若f(x)为奇函数，则数，从而F(x)

f(t)dt为偶函

x

f(t)dt C为偶函数，可见(A)为正确选项.

12

x, 排除(D); 2

方法二：令f(x)=1, 则取F(x)=x+1, 排除(B)、(C); 令f(x)=x, 则取F(x)=

故应选(A).

【评注】 函数f(x)与其原函数F(x)的奇偶性、周期性和单调性已多次考查过. 请读者思考f(x)与其原函数F(x)的有界性之间有何关系？

完全类似例题见《数学复习指南》（理工类）P.10【例1.5~1.7】

（9）设函数u(x,y) (x y) (x y)

x y

x y

(t)dt, 其中函数 具有二阶导数，

具有一阶导数，则必有

2u 2u 2u 2u (A) 2. （B） 2 2. 2

x y x y

2u 2u 2u 2u(C) . (D) . [ B ]

x y x2 x y y2

2u 2u 2u

【分析】 先分别求出2、2、，再比较答案即可.

x x y y

【详解】 因为

u

(x y) (x y) (x y) (x y)， x

u

(x y) (x y) (x y) (x y)， y

2u

(x y) (x y) (x y) (x y)， 于是 2

x

2u

(x y) (x y) (x y) (x y)，

x y

2u

(x y) (x y) (x y) (x y)， 2

y 2u 2u可见有2 ，应选(B). 2

x y

【评注】 本题综合考查了复合函数求偏导和隐函数求偏导以及高阶偏导的计算。作为做题技巧，也可取 (t) t, (t) 1，则u(x,y) 2x 2y 2y，容易验算只有

2

2

2

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2u 2u

2成立，同样可找到正确选项(B). 2

x y

完全类似例题见《数学复习指南》（理工类）P.267【例10.16】及习题十（第11题）

（10）设有三元方程xy zlny exz 1，根据隐函数存在定理，存在点(0,1,1)的一个邻域，在此邻域内该方程

(A) 只能确定一个具有连续偏导数的隐函数z=z(x,y).

(B) 可确定两个具有连续偏导数的隐函数x=x(y,z)和z=z(x,y). (C) 可确定两个具有连续偏导数的隐函数y=y(x,z)和z=z(x,y).

(D) 可确定两个具有连续偏导数的隐函数x=x(y,z)和y=y(x,z). [ D ]

【分析】 本题考查隐函数存在定理，只需令F(x,y,z)=xy zlny exz 1, 分别求出三个偏导数Fz,Fx,Fy，再考虑在点(0,1,1)处哪个偏导数不为0，则可确定相应的隐函数.

【详解】 令F(x,y,z)=xy zlny exz 1, 则 Fx y exzz， Fy x

z

，Fz lny exzx， y

且 Fx (0,1,1) 2，Fy (0,1,1) 1，Fz (0,1,1) 0. 由此可确定相应的隐函数x=x(y,z)和y=y(x,z). 故应选(D).

【评注】隐函数存在定理是首次直接考查，有部分考生感到较生疏. 实际上本题也可从隐函数求偏导公式着手分析：若偏导表达式有意义，相应偏导数也就存在.

定理公式见《数学复习指南》（理工类）P.270

（11）设 1, 2是矩阵A的两个不同的特征值，对应的特征向量分别为 1, 2，则 1，

A( 1 2)线性无关的充分必要条件是

(A)

1 0. (B) 2 0. (C) 1 0. (D) 2 0. [ B ]

【分析】 讨论一组抽象向量的线性无关性，可用定义或转化为求其秩即可. 【详解】 方法一：令 k1 1 k2A( 1 2) 0，则

k1 1 k2 1 1 k2 2 2 0， (k1 k2 1) 1 k2 2 2 0. 由于 1, 2线性无关，于是有

k1 k2 1 0,

k2 2 0.

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当 2 0时，显然有k1 0,k2 0，此时 1，A( 1 2)线性无关；反过来，若 1，A( 1 2)线性无关，则必然有 2 0(,否则， 1与A( 1 2)= 1 1线性相关)，故应选(B).

1 1

方法二： 由于 [ 1,A( 1 2)] [ 1, 1 1 2 2] [ 1, 2] ，

0 2

可见 1，A( 1 2)线性无关的充要条件是

1 10 2

2 0.故应选(B).

【评注】 本题综合考查了特征值、特征向量和线性相关与线性无关的概念.

完全类似例题见《数学复习指南》（理工类）P.407【例3.17】

（12）设A为n（n 2）阶可逆矩阵，交换A的第1行与第2行得矩阵B, A*,B*分别为A,B的伴随矩阵，则

(A) 交换A的第1列与第2列得B. (B) 交换A的第1行与第2行得B.

(C) 交换A的第1列与第2列得 B. (D) 交换A的第1行与第2行得 B. [ C ] 【分析】 本题考查初等变换的概念与初等矩阵的性质，只需利用初等变换与初等矩阵的关系以及伴随矩阵的性质进行分析即可.

【详解】 由题设，存在初等矩阵E12（交换n阶单位矩阵的第1行与第2行所得），使

*****

得 E12A B，于是 B (E12A) AE12 AE12 E12

1

****

****

A*E12，即

AE12 B,可见应选(C).

【评注】 注意伴随矩阵的运算性质：

**

AA* A*A AE，当A可逆时，A* AA 1, (AB)* B*A*.

完全类似例题及性质见《数学复习指南》（理工类）P.381【例2.14，例2.29】

（13）设二维随机变量(X,Y) 的概率分布为 0 1 0 0.4 a 1 b 0.1

已知随机事件{X 0}与{X Y 1}相互独立，则

(A) a=0.2, b=0.3 (B) a=0.4, b=0.1

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(C) a=0.3, b=0.2 (D) a=0.1, b=0.4 [ B ] 【分析】 首先所有概率求和为1，可得a+b=0.5, 其次，利用事件的独立性又可得一等式，由此可确定a,b的取值.

【详解】 由题设，知 a+b=0.5

又事件{X 0}与{X Y 1}相互独立，于是有

P{X 0,X Y 1} P{X 0}P{X Y 1}， 即 a=(0.4 a)(a b), 由此可解得 a=0.4, b=0.1, 故应选(B).

【评注】 本题考查二维随机变量分布律的性质和独立随机事件的概念，均为大纲要求的基本内容.

完全类似例题见《数学复习指南》（理工类）P.528【习题二，1.（9）】

S（14）设X1,X2, ,Xn(n 2)为来自总体N(0,1)的简单随机样本，为样本均值，

为样本方差，则

(A) n~N(0,1) (B) nS2~

2

2(n).

(n 1)X12(n 1)~t(n 1) (D) n(C) ~F(1,n 1). [ D ] S

Xi2

i 2

【分析】 利用正态总体抽样分布的性质和 分布、t分布及F分布的定义进行讨论即可.

【详解】 由正态总体抽样分布的性质知，

2

0

n~N(0,1)，可排除(A); n

(n 1)S2 0n22

(n 1)S~ (n 1)，不能又 ~t(n 1)，可排除(C); 而

12Sn

断定(B)是正确选项.

因为 X

21

n

n

~ (1), X~ (n 1)，且X~ (1)与 Xi2~ 2(n 1)相互独

2

2i

2

21

2

i 2

i 2

X12

立，于是

1

X

i 2

n

(n 1)X12

2i

X

i 2

n

~F(1,n 1). 故应选(D).

2i

【评注】 正态总体X~N( , )的三个抽样分布：

2

~N(0,1)、

n

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(n 1)S2

~ 2(n 1)是常考知识点，应当牢记. ~t(n 1)、2

n

完全类似例题见《数学复习指南》（理工类）P.575【习题五，2.(3)】

三 、解答题（本题共9小题，满分94分.解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤.） （15）（本题满分11分） 设D {(x,y)x y 大整数. 计算二重积分

2

2

2,x 0,y 0}，[1 x2 y2]表示不超过1 x2 y2的最

22

xy[1 x y]dxdy. D

【分析】 首先应设法去掉取整函数符号，为此将积分区域分为两部分即可.

【详解】 令 D1 {(x,y)0 x y 1,x 0,y 0}，

22

D2 {(x,y)1 x y

22

2,x 0,y 0}.

则

22

xy[1 x y]dxdy= xydxdy 2 xydxdy D

D1

D2

=

2

sin cos d rdr 2 sin cos d r3dr

20

1

1

3

137 . 848

【评注】 对于二重积分（或三重积分）的计算问题，当被积函数为分段函数时应利用积分的可加性分区域积分. 而实际考题中，被积函数经常为隐含的分段函数，如取绝对值函数f(x,y)、取极值函数max{f(x,y,g(x,y)}以及取整函数[f(x,y]等等.

完全类似例题见《数学复习指南》（理工类）P.295【例11.18~19】

（16）（本题满分12分） 求幂级数

( 1)n 1(1

n 1

1

)x2n的收敛区间与和函数f(x).

n(2n 1)

【分析】 先求收敛半径，进而可确定收敛区间. 而和函数可利用逐项求导得到.

【详解】 因为lim

(n 1)(2n 1) 1n(2n 1)

1，所以当x2 1时，原级数绝

n (n 1)(2n 1)n(2n 1) 1

对收敛，当x 1时，原级数发散，因此原级数的收敛半径为1，收敛区间为（－1,1）

1

( 1n )

记 S(x)

2 n 12n(n

2

,1)x, x (，1

1)

2n

( 1)n 12n 1

则 S (x) x,x ( 1,1)，

n 12n 1

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S (x) ( 1)n 1x2n 2

n 1

1

,x ( 1,1). 2

1 x

)由于 S(0

所以 S (x)

, (0S0 )

x

S (t)dt

1

dt arctanx,

01 t2

x

S(x)

x

x1

S(t)dt arctantdt xarctanx ln(1 x2).

02

又

( 1)

n 1

n 1

x2

x ,x ( 1,1), 2

1 x

2n

x2

从而 f(x) 2S(x) 2

1 x

x2

2xarctanx ln(1 x) ,x ( 1,1).

1 x2

2

【评注】 本题求收敛区间是基本题型，应注意收敛区间一般只开区间. 而幂级数求和

xnn 1

尽量将其转化为形如 或 nx幂级数，再通过逐项求导或逐项积分求出其和函数.

n 1n 1n

完全类似例题见《数学复习指南》（理工类）P.225【例8.26】

（17）（本题满分11分）

如图，曲线C的方程为y=f(x)，点(3,2)是它的一个拐点，直线l1与l2分别是曲线C在点(0,0)与(3,2)处的切线，其交点为(2,4). 设函数f(x)具有三阶连续导数，计算定积分

3

(x2 x)f (x)dx.

【分析】 题设图形相当于已知f(x)在x=0的函数值与导数值，在x=3处的函数值及一阶、二阶导数值.

【详解】 由题设图形知，f(0)=0, f (0) 2; f(3)=2, f (3) 2,f (3) 0. 由分部积分，知

3

(x2 x)f (x)dx (x2 x)df (x) (x2 x)f (x)

330

f (x)(2x 1)dx

3

=

3

(2x 1)df (x) (2x 1)f (x)

30

2 f (x)dx

3

=16 2[f(3) f(0)] 20.

【评注】 本题f(x) 在两个端点的函数值及导数值通过几何图形给出，题型比较新颖，

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综合考查了导数的几何意义和定积分的计算. 另外，值得注意的是，当被积函数含有抽象函数的导数时，一般优先考虑用分部积分.

完全类似例题见《数学复习指南》（理工类）P.118【例4.36,4.30】

（18）（本题满分12分）

已知函数f(x)在[0，1]上连续，在(0,1)内可导，且f(0)=0,f(1)=1. 证明：

（I）存在 (0,1), 使得f( ) 1 ；

（II）存在两个不同的点 , (0,1)，使得f ( )f ( ) 1.

【分析】 第一部分显然用闭区间上连续函数的介值定理；第二部分为双介值问题，可考虑用拉格朗日中值定理，但应注意利用第一部分已得结论.

【详解】 （I） 令F(x) f(x) 1 x，则F(x)在[0，1]上连续，且F(0)=-1<0, F(1)=1>0,于是由介值定理知，存在存在 (0,1), 使得F( ) 0，即f( ) 1 .

（II） 在[0, ]和[ ,1]上对f(x)分别应用拉格朗日中值定理，知存在两个不同的点

(0, ), ( ,1)，使得f ( )

f( ) f(0)f(1) f( )

，f ( )

01

于是 f ( )f ( )

f( )1 f( )1

1. 1 1

【评注】 中值定理的证明问题是历年出题频率最高的部分，而将中值定理与介值定理

或积分中值定理结合起来命题又是最常见的命题形式.

完全类似例题见《数学复习指南》（理工类）P.128【例5.4】,P.151【例5.25】

（19）（本题满分12分）

设函数 (y)具有连续导数，在围绕原点的任意分段光滑简单闭曲线L上，曲线积分

(y)dx 2xydy

2x y

2

4

L

的值恒为同一常数.

（I）证明：对右半平面x>0内的任意分段光滑简单闭曲线C，有

(y)dx 2xydy

2x y

2

4

C

0；

（II）求函数 (y)的表达式.

【分析】 证明（I）的关键是如何将封闭曲线C与围绕原点的任意分段光滑简单闭曲线相联系，这可利用曲线积分的可加性将C进行分解讨论；而（II）中求 (y)的表达式，显然应用积分与路径无关即可.

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【详解】 （I）

如图，将C分解为：C l1 l2，另作一条曲线l3围绕原点且与C相接，则

(y)dx 2xydy

2x2 y4

C

(y)dx 2xydy

2x2 y4

l1 l3

(y)dx 2xydy

2x2 y4

l2 l3

0.

（II） 设P

(y)

2x2 y

,Q 4

2xy

，P,Q在单连通区域x 0内具有一阶连续偏导数，24

2x y

在该区域内与路径无关，故当x 0时，总有

由（Ⅰ）知，曲线积分

(y)dx 2xydy

2x2 y4

L

Q P

. x y

Q2y(2x2 y4) 4x 2xy 4x2y 2y5

, ① 242242 x(2x y)(2x y) P (y)(2x2 y4) 4 (y)y32x2 (y) (y)y4 4 (y)y3

. ② 242242 y(2x y)(2x y)

比较①、②两式的右端，得

③ (y) 2y,

435

　④ (y)y 4 (y)y 2y.

由③得 (y) y c，将 (y)代入④得 2y 4cy 2y, 所以c 0，从而 (y) y.

【评注】 本题难度较大，关键是如何将待求解的问题转化为可利用已知条件的情形.

第二部分完全类似例题见《数学复习指南》（理工类）P.340【例13.18】 （20）（本题满分9分）

222已知二次型f(x1,x2,x3) (1 a)x1 (1 a)x2 2x3 2(1 a)x1x2的秩为2.

2

2

5

3

5

（I） 求a的值；

（II） 求正交变换x Qy，把f(x1,x2,x3)化成标准形；

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（III） 求方程f(x1,x2,x3)=0的解.

【分析】 （I）根据二次型的秩为2，可知对应矩阵的行列式为0，从而可求a的值；（II）是常规问题，先求出特征值、特征向量，再正交化、单位化即可找到所需正交变换； （III） 利用第二步的结果，通过标准形求解即可.

【详解】 （I） 二次型对应矩阵为

1 a1 a0 A 1 a1 a0， 02 0

a1 a0

由二次型的秩为2，知 A a1 a

00

0 0，得a=0.

2

110 （II） 这里A 110， 可求出其特征值为 1 2 2, 3 0. 002 1 0

解 (2E A)x 0，得特征向量为： 1 1 , 2 0 ，

0 1 1

解 (0E A)x 0，得特征向量为： 3 1 .

0

由于 1, 2已经正交，直接将 1, 2， 3单位化，得：

1 0 1

1 1

1 1, 0, 2 3 1

2 2 1 0 0

令Q 1

2 3 ，即为所求的正交变换矩阵，由x=Qy，可化原二次型为标准形：

2

f(x1,x2,x3)=2y12 2y2.

（III） 由f(x1,x2,x3)=2y1 2y2 0，得y1 0,y2 0,y3 k（k为任意常数）.

22

从而所求解为：x=Qy= 1

2

0 c

k c ，其中c为任意常数. 3 03 k 0

【评注】 本题综合考查了特征值、特征向量、化二次型为标准型以及方程组求解等多

个知识点，特别是第三部分比较新颖. 但仔细分析可以看出，每一部分均是大纲中规定的基

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本内容.

完全类似例题见《数学复习指南》（理工类）P.468【例6.2（2）】，P.473【例6.9】

（21）（本题满分9分）

123

已知3阶矩阵A的第一行是(a,b,c),a,b,c不全为零，矩阵B 246（k为常数）， 36k

且AB=O, 求线性方程组Ax=0的通解.

【分析】 AB=O, 相当于告之B的每一列均为Ax=0的解，关键问题是Ax=0的基础解系所含解向量的个数为多少，而这又转化为确定系数矩阵A的秩.

【详解】 由AB=O知，B的每一列均为Ax=0的解，且r(A) r(B) 3.

（1）若k 9, 则r(B)=2, 于是r(A) 1, 显然r(A) 1, 故r(A)=1. 可见此时Ax=0的基础解系所含解向量的个数为3-r(A)=2, 矩阵B的第一、第三列线性无关，可作为其基础解系，

1 3

故Ax=0 的通解为：x k1 2 k2 6 ,k1,k2为任意常数.

3 k

(2) 若k=9，则r(B)=1, 从而1 r(A) 2.

1

1） 若r(A)=2, 则Ax=0的通解为：x k1 2 ,k1为任意常数.

3

2） 若r(A)=1,则Ax=0 的同解方程组为：ax1 bx2 cx3 0,不妨设a 0,则其通解

b c a a

为 x k1 1 k2 0 ,k1,k2为任意常数.

0 1

【评注】 AB=O这类已知条件是反复出现的，应该明确其引申含义：1）B 的每一列均为Ax=0的解；2）r(A) r(B) n.

本题涉及到对参数k及矩阵A的秩的讨论，这是考查综合思维能力的一种重要表现形

式，今后类似问题将会越来越多.

完全类似例题见《数学复习指南》（理工类）P.438【例4.21】, P.389【例2.36】

（22）（本题满分9分）

设二维随机变量(X,Y)的概率密度为

f(x,y)

1,0 x 1,0 y 2x,

其他. 0,

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求：（I） (X,Y)的边缘概率密度fX(x),fY(y)； （II）Z 2X Y的概率密度fZ(z).

【分析】 求边缘概率密度直接用公式即可；而求二维随机变量函数的概率密度，一般用分布函数法，即先用定义求出分布函数，再求导得到相应的概率密度.

【详解】 （I） 关于X的边缘概率密度

fX(x)=

=

2x dy,0 x 1,

f(x,y)dy= 0

其他. 0,

2x,0 x 1,

0,其他.

关于Y的边缘概率密度

fY(y)=

1dx,0 y 2,

y

f(x,y)dx= 2

其他. 0,

y0 y 2,

1 ,

= 2

其他. 0,

（II） 令FZ(z) P{Z z} P{2X Y z}， 1） 当z 0时，FZ(z) P{2X Y z} 0；

2） 当0 z 2时，FZ(z) P{2X Y z} =z

12

z; 4

3) 当z 2时，FZ(z) P{2X Y z} 1.

0,z 0, 12

即分布函数为： FZ(z) z z,0 z 2,

4 z 2. 1,

10 z 2, 1 z,

故所求的概率密度为：fZ(z) 2

其他. 0,

【评注】 本题属基本题型，只需注意计算的准确性，应该可以顺利求解.第二步求随机

变量函数分布，一般都是通过定义用分布函数法讨论.

完全类似例题见《数学复习指南》（理工类）P.519【例2.38~39】, P.525【例2.45】

（23）（本题满分9分）

设X1,X2, ,Xn(n 2)为来自总体N(0,1)的简单随机样本，X为样本均值，记

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Yi Xi ,i 1,2, ,n.

求：（I） Yi的方差DYi,i 1,2, ,n； （II）Y1与Yn的协方差Cov(Y1,Yn).

【分析】 先将Yi表示为相互独立的随机变量求和，再用方差的性质进行计算即可；求

Y1与Yn的协方差Cov(Y1,Yn)，本质上还是数学期望的计算，同样应注意利用数学期望的运

算性质.

【详解】 由题设，知X1,X2, ,Xn(n 2)相互独立，且

EXi 0,DXi 1(i 1,2, ,n)，EX 0.

11n

（I）DYi D(Xi ) D[(1 )Xi Xj]

nnj i121

=(1 )DXi 2

nn

DX

j i

n

j

(n 1)21n 1 (n 1) . =

nn2n2

（II） Cov(Y1,Yn) E[(Y1 EY1)(Yn EYn)] =E(Y1Yn) E[(X1 )(Xn )] =E(X1Xn X1 Xn 2) =E(X1Xn) 2E(X1) E2

n

222

=0 E[X1 X1Xj] D (E)

nj 2

=

211 . nnn

【评注】 通过定义求随机变量的数字特征是基本要求，也是到目前为止考查最多的情

形，但读者还应注意利用数字特征的运算性质进行分析讨论，同样是求解数字特征的一个重要途径.

本题为文登学校辅导班上讲授过的原题（原题求相关系数，刚好是本题的两部分，请参见数理统计部分笔记）.

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/ty41.html