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2020年7月29日 星期三

109年高考三級-應用數學詳解


109年公務人員高等考試三級考試試題

類科:氣象學
科目:應用數學(包括微積分、微分方程與向量分析)


解:
AA:A=[abbbbabbbbabbbba]det(AλI)=0|aλbbbbaλbbbbaλbbbbaλ|=0λ44aλ3+(6a26b2)λ2(4a3+8b312ab2)λ+(a43b4+8ab36a2b2)=0(λ(ab))3(λ(a+3b))=0λ=ab,a+3ba>ba+3b>0


解:
{u(t)=2u(t)v(t)+et(1a)v(t)=3u(t)2v(t)et(1b)u(0)=1,v(0)=2(1a)v(t)=2u(t)u(t)+et(2a)(1b)2u(t)u(t)+et=3u(t)4u(t)+2u(t)2etetu(t)u(t)=4et(3a)(1b)u(t)=13(v(t)+2v(t)+et)(2b)(1a)v(t)v(t)=4et(3b){u(0)=1v(0)=2(2b)(2a){1=13(v(0)+4+1)2=2u(0)+1{u(0)=1v(0)=2{u(t)u(t)=4et(3a)v(t)v(t)=4et(3b){u(t)=C1et+C2et+2tet(4a)v(t)=C3et+C4et+2tet(4b){u(t)=C1etC2et+2et+2tet(5a)v(t)=C3etC4et+2et+2tet(5b);{u(0)=1v(0)=2(4a)(4b){u(0)=1v(0)=2(5a)(5b){C1+C2=1C3+C4=2C1C2=1C3C4=4{C1=0C2=1C3=1C4=3{u(t)=et+2tetv(t)=et+3et+2tet


解:
F=[F1F2F3],G=[G1G2G3]F×G=[F2G3F3G2F3G1F1G3F1G2F2G1]div(F×G)=[DxDyDz][F2G3F3G2F3G1F1G3F1G2F2G1](curlF)GF(curlG)=([DxDyDz]×[F1F2F3])[G1G2G3][F1F2F3]([DxDyDz]×[G1G2G3])=[DyF3DzF2DzF1DxF3DxF2DyF1][G1G2G3][F1F2F3][DyG3DzG2DzG1DxG3DxG2DyG1]=DyF3G1DzF2G1+DzF1G2DxF3G2+DxF2G3DyF1G3(F1DyG3F1DzG2+F2DzG1F2DxG3+F3DxG2F3DyG1)=(DxF2G3+F2DxG3DxF3G2)+(DyF3G1+F3DyG1DyF1G3F1DyG3)+(DzF1G2+F1DzG2DzF2G1F2DzG1)=Dx(F2G3F3G2)+Dy(F3G1F1G3)+Dz(F1G2F2G1)=[DxDyDz][F2G3F3G2F3G1F1G3F1G2F2G1]=div(F×G)


解:
(一)f(x)=a0+n=1(ancosnπxL+bnsinnπxL){a0=12LLLf(x)dxan=1LLLf(x)cosnπxLdx,n=1,2,...bn=1LLLf(x)sinnπxLdx,n=1,2,...(二)ϕ(x)=1,sinnπxL,cosnπxLn=1,2,...ϕ(x)=1LLϕ(x)2dx=LL1dx=2L;ϕ(x)=sinnπxLLLϕ(x)2dx=LLsin2nπxLdx=[x2L4nπsin2nπxL]|LL=L2(L2)=L;ϕ(x)=cosnπxLLLϕ(x)2dx=LLcos2nπxLdx=[x2+L4nπsin2nπxL]|LL=L2(L2)=L{ϕ(x)=1LLϕ(x)2dx=2Lϕ(x)=sinnπxLLLϕ(x)2dx=Lϕ(x)=cosnπxLLLϕ(x)2dx=L(三)f(x)=a0+n=1(ancosnπxL+bnsinnπxL)f(x)(x=Lx=L)LLf2(x)dx=a0LLf(x)dx+n=1(anLLcosnπxLdx+bnLLsinnπxLdx)=2La20+n=1(La2n+Lb2n)=L2a20+Ln=1(a2n+b2n)


解:
(x,y,z)(r,θ,φ),{r=x2+y2+z2θ=arccoszrφ=arctanyx(2x2+2y2+2z2)w=0wxx+wyy+wzz=01r2r(r2wr)+1r2sinθθ(sinθwθ)+1r2sin2θ2wφ2=0(1)w(x2+y2+z2)=w(r)wr,φθ{wφ=0wθ=0(1)1r2r(r2wr)=01r2(2rwr+r22wr2)=02rwr+r22wr2=02wr+r2wr2=0(:xy+2y=0ODE)w=c1r0+c2r1w=c1+c2r,c1,c2


-- END   (僅供參考)  --



4 則留言:

  1. 第一題,我想到兩個條件
    tr(A)=所有特徵值相加=4a>0,即a>0
    det(A)=所有特徵值相乘>0

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    1. 並不能保證特徵值為正!例:-3,-1,4,5,四數相加,相乘都為正,但...

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  2. 我想再請教一下第一題,您是如何得知(λ-(a-b))^3 * (λ-(a+3b))=0呢?前面一個式子太複雜了,如何可以快速得到這一個步驟呢?
    謝謝

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    1. 矩陣(A-λI)只有對角線有a,其他都是b,所以λ=(a-b)就可以把對角線都變成b,行列式就是0了。接著用長除法就可以找到另一個特徵值。

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