2024年7月11日 星期四

113年高考三級-應用數學詳解

 113年公務人員高等考試三級考試試題

類 科:天文
科 目:應用數學(包括微積分、微分方程與向量分析)

解答:(一)A=[1124]det(AλI)=(λ+3)(λ+2)=0λ=3,2λ1=3(Aλ1I)v=0[2121][x1x2]=02x1=x2v=x2[1/21], choose v1=[1/21]λ2=2(Aλ2I)v=0[1122][x1x2]=0x1=x2v=x1[11], choose v2=[11]P=[v1v2]=[1/2111],D=[3002](二)[x(t)y(t)]=c1e3t[1/21]+c2e2t[11][x(t)y(t)]=[12c1e3t+c2e2tc1e3t+c2e2t]limtx(t)=limt(12c1e3t+c2e2t)=0limty(t)=limt(c1e3t+c2e2t)=0limtx(t)=limty(t)=0.QED.
解答:{x(t)=costy(t)=sintz(t)=3t{x(t)=sinty(t)=costz(t)=3=21x(t)2+y(t)2+z(t)2dt=211+9dt=2110dt=10
解答::x2+2y4+3z6336x2y4z6136x2y4z66x2y4z61xy2z316f(x,y,z)66x2=2y4=3z6x2=2y4=3z6=1{x2=1y4=1/2z6=1/3{x=±1y=±(1/2)1/4z=±(1/3)1/6(x,y,z)=(±1,±(12)1/4,±(13)1/6),
解答:(一)f(x,y,z)=3xy2yzf=(fx,fy,fz)=(3y,3x2z,2y)grad f=(3y,3x2z,2y)f(1,0,1)=(0,1,0)uf(1,0,1)=(12,12,12)(0,1,0)uf(1,0,1)=12(二)curl (V)=|ijkxyz2z3yxz|=(0,1,0)curl (V)=(0,1,0)div(curl (V))=div(0,1,0)=0+0+0=0div(curl (V))=0
解答:Fourier transform :{^ut(ω,t)=t[ˆu(ω,t)](1)^uxx(ω,t)=(iω)2ˆu(ω,t)=ω2ˆu(ω,t)(2)(1)(2)tv(x,t)2x2v(x,t)=0tˆv(ω,t)+ω2ˆv(ω,t)=0tˆv(ω,t)eω2t+ω2ˆv(ω,t)eω2t=0t(eω2tˆv(ω,t))=0eω2tˆv(ω,t)=g(ω)ˆv(ω,t)=eω2tg(ω)ˆv(ω,0)=g(ω)v(x,0)=f(x)ˆv(ω,0)=ˆf(ω)g(ω)=ˆf(ω)ˆv(ω,t)=eω2tˆf(ω)v(x,t),eω2tˆf(ω) inverse Fourier transformF1(eω2t)=12πeω2teiωtdω=14πtex2/4t(convolution)v(x,t),v(x,t)=14πte(xy)2/4tf(y)dyu(x,t)=14πte(xy)2/4tf(y)dy.QED.

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解題僅供參考

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