Loading [MathJax]/jax/element/mml/optable/MathOperators.js

2019年11月4日 星期一

108年升官等-物理-微積分-詳解


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
limxx55x

由羅必達法則(L'Hopital's Rule)}求解
limxx55x=limxx5exln5=limxf(x)g(x)=limxf(x)g(x)=limx5x4ln(5)exln5=limxf(x)g(x)=limx20x3(ln(5))2exln5=limxf(x)g(x)=limx60x2(ln(5))3exln5=limxf[4](x)g[4](x)=limx120x(ln(5))4exln5=limxf[5](x)g[5](x)=limx120(ln(5))5exln5=120=0

二、令f(x)=2x3+3x212x2,試求f(x)在區間[0,10]上的最大值與最小值。


f(x)=2x3+3x212x2f(x)=06x2+6x12=06(x+2)(x1)=0x=1,2(2[0,10])f(1)=12+6=18>0ff(1)=2+3122=9{f(0)=2f(10)=2000+3001202=2178f(10)21789

(xex+exsinx)dx
{u=xdv=exdx{du=dxv=exxexdx=xexexdx=xexex(1){u=sinxdv=exdx{du=cosxdxv=exexsinxdx=exsinxexcosxdx{u=cosxdv=exdx{du=sinxdxv=exexcosxdx=excosx+exsinxdxexsinxdx=exsinx(excosx+exsinx)2exsinxdx=exsinxexcosxexsinxdx=12ex(sinxcosx)(2)(1)(2)(xex+exsinx)dx=xexex+12ex(sinxcosx)+CC

f(x,y)=(5+xy2+yx2)+e5+xy2+yx2fxfyfx2

f(x,y)=(5+xy2+yx2)+e5+xy2+yx2{fx=x(5+xy2+yx2)+xe5+xy2+yx2=y2+2xy+(y2+2xy)e5+xy2+yx2fy=y(5+xy2+yx2)+ye5+xy2+yx2=2xy+x2+(2xy+x2)e5+xy2+yx2fx2=xfx=x(y2+2xy+(y2+2xy)e5+xy2+yx2)=2y+(2y+(y2+2xy)2)e5+xy2+yx2{fx=y2+2xy+(y2+2xy)e5+xy2+yx2fy=2xy+x2+(2xy+x2)e5+xy2+yx2fx2=2y+(2y+(y2+2xy)2)e5+xy2+yx2

五、試求曲面4x2+3y2+z2=20在點P(1,2,2)的切平面方程式


4x2+3y2+z2=20F=(8x,6y,2z)|(1,2,2)=(8,12,4)(x1,y2,z2)(8,12,4)=02(x1)+3(y2)+(z2)=02x+3y+z=102x+3y+z=10

六、試求下列積分:,此處D=\{(x,y)\mid \pi\le   \sqrt{x^2+y^2} \le 2\pi \}


\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}

七、今f(x,y,z)=y^2-x^2G=\{(x,y,z)\mid 2x^2+y^2+3z^2=1\},試求f(x,y,z)G上的最大值與最小值。


\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

沒有留言:

張貼留言