104年公務人員高等考試三級考試
類科組:電子工程、電子工程、醫學工程
科 目:工程數學
科 目:工程數學
甲、申論題部份:(50分)
解:{det(M)=36tr(M)=10⇒{λ1λ2λ3=λ1λ22=36λ1+λ2+λ3=λ1+2λ2=10⇒{λ1=4λ2=λ3=3det(M−λI)=0⇒det(M−I−(λ−I)I)=0⇒M−I的特徵值為λ1−1,λ2−1,λ3−1⇒M−I=P[λ1−1000λ2−1000λ3−1]P−1⇒(M−I)2=P[(λ1−1)2000(λ2−1)2000(λ3−1)2]P−1⇒(M−I)2的特徵值為(λ1−1)2,(λ2−1)2,(λ3−1)2,即9,4,4
解:
題目有誤! 2≤x≤5應該是2≤y≤5
(一)
由x,y的範圍可知定義域D為一面積為2×3=6的矩形,如上圖,又因直線x+y=w將矩形切分成三個區域,即R1:{3≤w<5},R2:{5≤w<6},R3:{6≤w<8}
我們先求累積分布函數FW(w)=fW(x+y<w)
3≤w<5⇒△AEF面積=(w−3)2÷2=(w2−6w+9)÷2
6≤w<8⇒ABEHD面積=6−△CEH=6−(w−8)2÷2=−w2/2+8w−26
由以上討論可知area(D)×FW(w)=6FW(w)={12w2−3w+923≤w<52w−85≤w<6−12w2+8w+266≤w<8⇒FW(w)={112w2−12w+9123≤w<513w−435≤w<6−112w2+43w+1336≤w<8⇒fW(w)=F′W(w)={16w−123≤w<5135≤w<643−16w6≤w<8(二)圖形如下:
解:
由D之定義可知其為四分之一圓,原點為圓心,半徑為2,如上圖。{x=rcosθy=rsinθ⇒∬D(x2+y2)4/3dA=∫π/20∫20(r2)4/3rdrdθ=∫π/20∫20r11/3drdθ=∫π/20[314r14/3]|20dθ=314∫π/20214/3dθ=314⋅214/3⋅π2=3π14⋅8⋅22/3=123√47π
解:∇×F=|→i→j→k∂∂x∂∂y∂∂z2xyxey2z|=∂∂y2z→i+∂∂xxey→k+∂∂z2xy→j−∂∂y2xy→k−∂∂x2z−∂∂zxey→i=ey→k−2x→k=(ey−2x)→k⇒∇×F|(−1,0,1)=(e0+2)→k=3→k,故選(D)
解:F=x3→i+x2y→j+x2z→k⇒∯SF⋅dA=∭T∇⋅FdV=∭T(∂∂xx3+∂∂yx2y+∂∂zx2z)dV=∭T(5x2)dV圓柱面:{(x=rcosθ,y=rsinθ,z):0≤r≤a,0≤z≤b,0≤θ≤2π},因此上式可寫成∭T(5x2)dV=∫b0∫2π0∫a05r2cos2θrdrdθdz=∫b0∫2π0∫a05r3cos2θdrdθdz=∫b0∫2π0cos2θ[54r4]|a0dθdz=54a4∫b0∫2π0cos2θdθdz=54a4∫b0∫2π01+cos2θ2dθdz=54a4∫b0[12θ+14sin2θ]|2π0dz=5π4a4∫b01dz=5π4a4b,故選(D)
解:∇⋅φ=∂∂xxy+∂∂y(−yz)+∂∂zxyz=y−z+xy⇒∇⋅φ|(0,−1,1)=−1−1+0=−2,故選(B)
解:F+G=→i−3→k+2→j⇒‖F+G‖2=√12+22+(−3)2=√14,故選(D)
解:det(M−λI)=0⇒[1−λ−1−113−λ1−31−1−λ]=(λ−2)(λ+2)(λ−3)=0⇒λ=±2,3,故選(B)
解:|a+gb+hc+i−2d−2e−2f−2g−2h−2i|=4|a+gb+hc+idefghi|=4|abcdefghi|=4×20=80,故選(D)
解:det(A−λI)=0⇒|−λ100−λ14−178−λ|=λ2(8−λ)+4−17λ=(λ−4)(λ2−4λ+1)=0⇒λ=4,2±√3,故選(A)
解:det(M−λI)=0⇒|2−λ11−12−λ−1−113−λ|=λ3−7λ2+19λ−19=0⇒M3−7M2+19M−19I=0⇒M3−7M2+19M=[190001900019]⇒M3=7M2−19M+19I=7[211−12−1−113]2−19[211−12−1−113]+[190001900019]=[143528−2114−42−422849]−[381919−1938−19−191957]+[190001900019]=[−5169−2−5−23−23911]由以上可知選項(A)(B)(C)皆正確λ3=7λ2−19λ+19⇒λ4=7λ3−19λ2+19λ=7(7λ2−19λ+19)−19λ2+19λ=30λ2−114λ+133⇒M4=30M2−114M+133I(≠139)⇒選項(D)錯誤!,故選(D)
解:{f(z)=z6+z3−2zg(z)=−5z4⇒p(z)=z6−5z4+z3−2z=f(z)+g(z)在|z|=1⇒|f(z)|=|z6+z3−2z|≤1+1+2=4<5=|−5z4|=|g(z)|⇒f(z)+g(z)與g(z)有相同個數的零點,即g(z)=−5z4=0有4重根,故選(D)
解:f(z)=5z−2z(z−1)⇒z=0,z=1為單極點⇒∫Cf(z)=2πi(−2−1+5−21)=2πi×5=10πi,故選(D)
解:(6−2i)(1+i)=6+6i−2i+2=8+4i⇒¯(6−2i)(1+i)=¯8+4i=8−4i,故選(C)
解:f(t)={0,0≤t<11,1≤t<3−1,3≤t=u(t−1)−2u(t−3)⇒L{f(t)}=L{u(t−1)−2u(t−3)}=1se−s−2se−3s,故選(A)
解:auxx+buxy+cuyy=0⇒若b2<4ac則為橢圓僅(D)uxx+uyy=0⇒b2−4ac=0−4<0符合條件,故選(D)
解:xy′+2y=x3y2⇒1x2y′+2x3y=y2令u=1y⇒u′=−y′y2=−u2y′⇒y′=−u′u2代入上式可得:−u′x2u2+2x3u=1u2⇒−xu′+2u=x3⇒u=uh+up=Cx2−x3=1y⇒y=1Cx2−x3,故選(B)
解:F(s)=L{t22−tπ+eπt−1π2}=12L{t2}−1πL{t}+1π2L{eπt}−1π2L{1}=12⋅2s3−1π⋅1s2+1π2⋅1s−π−1π2⋅1s=1s3−1s2π+1π2(s−π)−1sπ2⇒F(2π)=18π3−14π3+1π3−12π3=18π3(1−2+8−4)=38π3,故選(A)
解:f(t)={−π2,−π<t<0π2,0<t<π=2(sint+sin3t3+sin5t5+⋯)⇒f(π2)=π2=2(sinπ2+sin3π/23+sin5π/25+⋯)⇒π=4(sinπ2+sin3π/23+sin5π/25+⋯)=4(1−13+15−⋯)=4⋅∞∑n=1(12n−1)(−1)n+1=∞∑n=1(2n−12)(−1)n+1,故選(D)
解:∇2u≡uxx+uyy+uzz(A)∇2(x+y+xy+4z)=0+0+0=0(B)∇2(x2+y2+xy+yz+zx)=2+2+0=4≠0(C)∇2(x3−3xy2zx)=6−6+0=0(D)∇2(ln(x2+y2))=2y2−2x2(x2+y2)2+2x2−2y2(x2+y2)2+0=0,故選(B)
解:P(X≤5∣X≥2)=P(2≤X≤5)P(x≥2)=(1−F(2))−(1−F(5))1−F(2)=34−1434=23,故選(B)
解:
假設二枚錢幣分別為A及B,錢幣A出現正面的機率為1/2,錢幣B出現正面的機率為1/10;
情況一:選出錢幣A的機率為1/2,投擲第1次出現正面的機率為1/2,因此機率為12×12=14;
情況二:選出錢幣B的機率為1/2,投擲第1次出現正面的機率為1/10,因此機率為12×110=120;
以上兩種情況的機率為14+120=620=310,故選(D)
解:
積分區域如上圖,因此P(X<Y)=∫10∫y04xydxdy=∫102y3dy=12,故選(B)
考選部未公布申論題答案,解題僅供參考
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