103年國家安全局國家安全情報人員考試
考 試 別:國家安全情報人員
等 別:三等考試
類 科 組:電子組
科 目:工程數學
甲、申論題部分:( 50 分)
解答:
(一)xTAx=[x1x2][451−4][x1x2]=[4x1+x25x1−4x2][x1x2]=4x21+x1x2+5x1x2−4x22=4x21+6x1x2−4x22⇒判別式=62−4×4×(−4)>0⇒Q為雙曲線(二)Q=xTAx=4x21+6x1x2−4x22=[x1x2][433−4][x1x2]取B=[433−4]⇒Q=xTBx(以B取代A,因為B符合B=BT)將B對角化可得B=[3/√101/√101/√10−3/√10][500−5][3/√101/√101/√10−3/√10]≡PDPT⇒正交主軸轉換矩陣=[3/√101/√101/√10−3/√10]
解答:先求齊次解,即y″−2y′−8y=0⇒特徵方程式λ2−2λ−8=0⇒(λ−4)(λ+2)=0⇒λ=4,−2⇒yh=c1e4x+c2e−2x令{y1=e4xy2=e−2x⇒W=|y1y2y′1y′2|=|e4xe−2x4e4x−2e−2x|=−6e2x⇒yp=−y1∫y2⋅r(x)Wdx+y2∫y1r(x)Wdx,其中r(x)=10e−x+8e2x⇒yp=−e4x∫10e−3x+8−6e2xdx+e−2x∫10e3x+8e6x−6e2xdx=−e4x(13e−5x+23e−2x)+e−2x(−53ex−13e4x)=−2e−x−e2x⇒y=yh+yp=c1e4x+c2e−2x−2e−x−e2x⇒y′=4c1e4x−2c2e−2x+2e−x−2e2x再將初始值{y(0)=1y′(0)=4代入,可得{c1+c2−2−1=14c1−2c2+2−2=4⇒{c1=2c2=2⇒y=2e4x−e2x−2e−x+2e−2x
解答:x4=1+i=√2(1√2+i1√2)=√2(cosπ4+isinπ4)=√2ei(π/4+2kπ),k∈Z⇒xk=21/8ei(π/16+kπ/2),k=0,1,2,3⇒四次方根為8√2eπi/16,8√2e9πi/16,8√2e17πi/16,8√2e25πi/16
解答:
(一)∫20∫x2−x22cxdydx=∫204cx3dx=[cx4]|20=16c=1⇒c=116(二)fX(x)=∫x2−x218xdy=14x3⇒fX(x)={14x3,0≤x≤20,其它;
(三)見上圖,{上半部∫2√y18xdx=1/4−y/16下半部∫2√−y18xdx=1/4+y/16⇒fY(y)={14−116y,0≤y≤414+116y,−4≤y≤00,其它;
乙、測驗題部分:(50 分)
解答:(∂∂xz,∂∂yz)|(4,1)=(−2x,−18y)|(4,1)=(−8,−18)=8(−1,−2.25),故選(A)
解答:路徑C可表示成(x(t),y(t)),其中{x(t)=cos(t)y(t)=sin(t)⇒{x′(t)=−sin(t)y′(t)=cos(t),t=0−π2因此∫CF⋅dr=∫C(−y,−xy)⋅(dx,dy)=∫π/20(−sin(t))(−sin(t)dt)+(−sin(t)cos(t))(cos(t)dt)=∫π/20sin2(t)−sin(t)cos2(t)dt=[12t−14tsin(2t)+13cos3(t)]|π/20=π4−13⇒{a=4b=−3⇒a+b=1,故選(A)
解答:{→F=(x,y,z)∇=(∂∂x,∂∂y,∂∂z)⇒{∇⋅→F=∂∂xx+∂∂yy+∂∂zz=1+1+1=3∇×→F=(∂∂yz−∂∂zy,∂∂zx−∂∂xz,∂∂xy−∂∂yx)=→0,故選(D)
解答:Hermitian 矩陣的特徵值皆為實數,故選(C)
解答:tr(AB)=(4,5,7)⋅(2,7,10)+(3,6,8)⋅(5,9,13)=113+183=286,故選(D)
解答:(B)(C)(D)均不符合T(0,0)=(0,0),非線性轉換,故選(A)
解答:f(t)=det(A−tI)=|10−t−84−2−t|=t2−8t+12⇒f(A)=0⇒A2−8A+12I=0⇒A3−8a2+12A=0⇒A3−8a2+15A=3A,故選(C)
解答:ez=1+i√3=2(12+i√32)=2(cos(π/3)+isin(π/3))=eln2⋅eiπ/3=eln2+iπ/3⇒z=ln2+i(π/3+2kπ),k∈Z,故選(D)
解答:|z|<|3+4i|=5收斂,故選(C)
解答:令y=x+2⇒x−2x2+4x+5=x−2(x+2)2+1=y−4y2+1=(y−4)(1−y2+y4−y6+⋯)=(y−y3+y5−y7+⋯)−(4−4y2+4y4−4y6+⋯)⇒y2<1則上式收斂,即(x+2)2<1⇒|x+2|<1,收斂半徑為1,故選(B)
解答:x2y′+y2=xy⇒y′−1xy=−1x2y2 (Bernoulli equation)取u=1y⇒u′=−1y2y′代回原式⇒u′+1xu=1x2⇒xu′+u=1x⇒(xu)′=1x⇒xu=lnx+c⇒u=lnx+Cx⇒y=xlnx+C,故選(D)
解答:dydx=6e3xy2⇒∫1y2dy=∫6e3xdx⇒−1y=2e3x+C⇒y=−12e3x+Cy(0)=1⇒−12+C=1⇒C=−3⇒y=−12e3x−3=13−2e3x,故選(B)
解答:由ˆf(w)可知:f(t)為矩形函數(rect function),故選(A)
解答:{x=rcosθ⇒∂x∂r=cosθ,∂x∂θ=−rsinθy=rsinθ⇒∂y∂r=sinθ,∂y∂θ=rcosθ;因此∂u∂r=∂u∂x∂x∂r+∂u∂y∂y∂r=∂u∂xcosθ+∂u∂ysinθ⇒∂2u∂r2=∂u∂r(∂u∂xcosθ+∂u∂ysinθ)=∂u∂x(∂u∂xcosθ+∂u∂ysinθ)∂x∂r+∂u∂y(∂u∂xcosθ+∂u∂ysinθ)∂y∂r=(∂2u∂x2cosθ+∂2u∂x∂ysinθ)cosθ+(∂2u∂x∂ycosθ+∂2u∂y2sinθ)sinθ=∂2u∂x2cos2θ+∂2u∂x∂ysinθcosθ+∂2u∂x∂ycosθsinθ+∂2u∂y2sin2θ⇒∂2u∂r2=∂2u∂x2cos2θ+2∂2u∂x∂ycosθsinθ+∂2u∂y2sin2θ⋯(1)同理∂u∂θ=∂u∂x∂x∂θ+∂u∂y∂y∂θ=∂u∂x(−rsinθ)+∂u∂yrcosθ⇒∂2u∂θ2=∂u∂x(−rcosθ)+(−rsinθ)(∂∂x∂u∂x∂x∂θ+∂∂y∂u∂x∂y∂θ)+∂u∂y(−rsinθ)+rcosθ(∂∂x∂u∂y∂x∂θ+∂∂y∂u∂y∂y∂θ)=∂u∂x(−rcosθ)+(−rsinθ)(∂2u∂x2(−rsinθ)+∂2u∂x∂yrcosθ)+∂u∂y(−rsinθ)+rcosθ(∂2u∂x∂y(−rsinθ)+∂2u∂y2rcosθ)=∂u∂x(−rcosθ)+∂2u∂x2(r2sin2θ)−2∂2u∂x∂yr2sinθcosθ+∂u∂y(−rsinθ)+∂2u∂y2r2cos2θ=−r(∂u∂xcosθ+∂u∂ysinθ)+r2(∂2u∂x2sin2θ−2∂2u∂x∂ysinθcosθ+∂2u∂y2cos2θ)=−r∂u∂r+r2(∂2u∂x2sin2θ−2∂2u∂x∂ysinθcosθ+∂2u∂y2cos2θ)⇒1r2∂2u∂θ2=−1r∂u∂r+∂2u∂x2sin2θ−2∂2u∂x∂ysinθcosθ+∂2u∂y2cos2θ⋯(2)(1)+(2)⇒∂2u∂r2+1r2∂2u∂θ2=−1r∂u∂r+∂2u∂x2+∂2u∂y2⇒∂2u∂x2+∂2u∂y2=∂2u∂r2+1r∂u∂r+1r2∂2u∂θ2,故選(A)
解答:y=e2x⇒y′=2e2x⇒y″=4e2x⇒x2y″+Axy′+By=4x2e2x+2Axe2x+Be2x=e2x(4x2+2Ax+B)⇒無法找出固定的A與B使得4x2+2Ax+B=0,∀x∈R,故選(D)
解答:∫∞01te−stdt不存在,故選(B)
解答:FY(y)=f(Y≤y)=f(8X3≤y)=f(X≤12y1/3)=∫y1/3/202xdx=14y2/3⇒fY(y)=ddyFY(y)=16y−1/3,故選(B)
解答:國小女性+中學女性人數女性人數=95112,故選(C)
解答:$P(X≥0.5)=∫10.5∫1−x024xydydx=∫10.512x(1−x)2dx=∫10.512x−24x2+123dx=[6x2−8x3−3x4]|10.5=1−1116=516,故選(A)
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解題僅供參考,其他國考試題及詳解
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