108年公務、關務人員升官等考試
等 級:薦任
類科別:物理
科 目:微積分
一、試求limx→∞x55x。
類科別:物理
科 目:微積分
由羅必達法則(L'Hopital's Rule)}求解
limx→∞x55x=limx→∞x5exln5=limx→∞f(x)g(x)=limx→∞f′(x)g′(x)=limx→∞5x4ln(5)exln5=limx→∞f″(x)g″(x)=limx→∞20x3(ln(5))2exln5=limx→∞f‴(x)g‴(x)=limx→∞60x2(ln(5))3exln5=limx→∞f[4](x)g[4](x)=limx→∞120x(ln(5))4exln5=limx→∞f[5](x)g[5](x)=limx→∞120(ln(5))5exln5=120∞=0
解:
解:{u=xdv=exdx⇒{du=dxv=ex⇒∫xexdx=xex−∫exdx=xex−ex⋯(1){u=sinxdv=exdx⇒{du=cosxdxv=ex⇒∫exsinxdx=exsinx−∫excosxdx又{u=cosxdv=exdx⇒{du=−sinxdxv=ex⇒∫excosxdx=excosx+∫exsinxdx因此∫exsinxdx=exsinx−(excosx+∫exsinx)⇒2∫exsinxdx=exsinx−excosx∫exsinxdx=12ex(sinx−cosx)⋯(2)由(1)及(2)⇒∫(xex+exsinx)dx=xex−ex+12ex(sinx−cosx)+C,其中C為常數
解:
f(x,y)=(5+xy2+yx2)+e5+xy2+yx2⇒{∂f∂x=∂∂x(5+xy2+yx2)+∂∂xe5+xy2+yx2=y2+2xy+(y2+2xy)e5+xy2+yx2∂f∂y=∂∂y(5+xy2+yx2)+∂∂ye5+xy2+yx2=2xy+x2+(2xy+x2)e5+xy2+yx2⇒∂f∂x2=∂∂x∂f∂x=∂∂x(y2+2xy+(y2+2xy)e5+xy2+yx2)=2y+(2y+(y2+2xy)2)e5+xy2+yx2⇒{∂f∂x=y2+2xy+(y2+2xy)e5+xy2+yx2∂f∂y=2xy+x2+(2xy+x2)e5+xy2+yx2∂f∂x2=2y+(2y+(y2+2xy)2)e5+xy2+yx2
解:
4x2+3y2+z2=20⇒∇F=(8x,6y,2z)|(1,2,2)=(8,12,4)⇒(x−1,y−2,z−2)⋅(8,12,4)=0⇒2(x−1)+3(y−2)+(z−2)=0⇒2x+3y+z=10⇒切平面方程式為2x+3y+z=10
解:
\begin{cases} x=r\cos \theta \\ y=r\sin \theta \end{cases} \Rightarrow D=\{(r\cos \theta,r\sin \theta)\mid \pi\le r\le 2\pi\} \Rightarrow \iint_D \sin \sqrt{x^2+y^2}\;dA\\ = \int_\pi^{2\pi} \int_0^{2\pi}r\sin r\;d\theta dr =2\pi \int_\pi^{2\pi}r\sin r\;dr = 2\pi\left .\left[ -r\cos r+\sin r\right] \right|_\pi^{2\pi} =2\pi (-2\pi-\pi) = \bbox[red, 2pt]{-6\pi^2}
解:
\begin{cases} f(x,y,z)=y^2-x^2\\ g(x,y,z)=2x^2+y^2 +3z^2-1 \end{cases} \Rightarrow \begin{cases} f_x=\lambda g_x\\ f_y=\lambda g_y\\ f_z=\lambda g_z\\ g=0 \end{cases} \Rightarrow \begin{cases} -2x=4\lambda x\\ 2y=2\lambda y\\ 0=6\lambda z\\ 2x^2+y^2 +3z^2=1 \end{cases} \Rightarrow \begin{cases} \lambda =-1/2\\ \lambda =1\\ \lambda =0\\ 2x^2+y^2 +3z^2=1 \end{cases} \\ \lambda=-\frac{1}{2} \Rightarrow \begin{cases} 2y=-y\\ 0=-3z\\ 2x^2+y^2 +3z^2=1 \end{cases} \Rightarrow \begin{cases} y=0\\ z=0\\ x= \pm{1\over \sqrt{2}} \end{cases} \Rightarrow f(\pm{1\over \sqrt{2}}, 0,0)= -{1\over 2}\\ \lambda=1 \Rightarrow \begin{cases} -2x=4x\\ 0=6z\\ 2x^2+y^2 +3z^2=1 \end{cases} \Rightarrow \begin{cases} x=0\\ z=0\\ y= \pm 1 \end{cases} \Rightarrow f(0, \pm 1,0)= 1\\ \lambda=0 \Rightarrow \begin{cases} -2x=0\\ 2y=0\\ 2x^2+y^2 +3z^2=1 \end{cases} \Rightarrow \begin{cases} x=0\\ y=0\\ z= \pm{1\over \sqrt{3}} \end{cases} \Rightarrow f(0, 0,\pm{1\over \sqrt{3}})= 0\\ \Rightarrow f在G上之\bbox[red, 2pt]{最大值為1,最小值為-{1\over 2}}
考選部未公布答案,解題僅供參考
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