2023年考研数二第04题解析:二阶常系数微分方程解的性质

一、题目题目 - 荒原之梦

已知微分方程 $y^{\prime \prime}+a y^{\prime}+b y=0$ 的解在 $(-\infty,+\infty)$ 上有界, 则 $a, b$ 的取值范围为 ( )

(A) $a<0, b>0$

(C) $a=0, b>0$

(B) $a>0, b>0$

(D) $a=0, b<0$

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2023年考研数二第03题解析:数列比较大小

一、题目题目 - 荒原之梦

设数列 $\left\{x_{n}\right\} ,\left\{y_{n}\right\}$ 满足 $x_{1}=y_{1}=\frac{1}{2}, x_{n+1}=\sin x_{n}, y_{n+1}=y_{n}^{2}$, 当 $n \rightarrow \infty$ 时 ( )

(A) $x_{n}$ 是 $y_{n}$ 的高阶无穷小

(B) $y_{n}$ 是 $x_{n}$ 的高阶无穷小

(C) $x_{n}$ 是 $y_{n}$ 的等价无穷小

(D) $x_{n}$ 是 $y_{n}$ 的同阶但非等价无穷小

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2023年考研数二第02题解析:分段函数、导函数的性质

一、题目题目 - 荒原之梦

函数 $f(x)=\left\{\begin{array}{l}\frac{1}{\sqrt{1+x^{2}}}, x \leq 0 \\ (x+1) \cos x, x>0\end{array}\right.$ 的原函数为 ( )

(A) $F(x)=\left\{\begin{array}{l}\ln \left(\sqrt{1+x^{2}}-x\right), x \leq 0 \\ (x+1) \cos x-\sin x, x>0\end{array}\right.$

(B) $F(x)=\left\{\begin{array}{l}\ln \left(\sqrt{1+x^{2}}-x\right)+1, x \leq 0 \\ (x+1) \cos x-\sin x, x>0\end{array}\right.$

(C) $F(x)=\left\{\begin{array}{l}\ln \left(\sqrt{1+x^{2}}-x\right), x \leq 0 \\ (x+1) \sin x+\cos x, x>0\end{array}\right.$

(D) $F(x)=\left\{\begin{array}{l}\ln \left(\sqrt{1+x^{2}}+x\right)+1, x \leq 0 \\ (x+1) \sin x+\cos x, x>0\end{array}\right.$

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导数不存在不一定没有切线:导数不能以极限的形式存在,但是切线可以以极限的形式存在

一、题目题目 - 荒原之梦

已知 $f(x)=\left\{\begin{array}{cl}\sqrt{x}, & x \geqslant 0 \\ \sqrt{-x}, & x<0\end{array}\right.$, 则:

(A) $f(x)$ 在 $x=0$ 不连续

(B) $f^{\prime}(0)$ 存在

(C) $f^{\prime}(0)$ 不存在, 曲线 $y=f(x)$ 在 $(0,0)$ 不存在切线

(D) $f^{\prime}(0)$ 不存在, 曲线 $y=f(x)$ 在 $(0,0)$ 有切线

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震荡无极限的三角函数 sin 和 cos 具有“自限性”

一、题目题目 - 荒原之梦

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二、解析 解析 - 荒原之梦

首先:

$$
\left(\int_{0}^{x^{2}} \sin t \mathrm{~ d} t\right)_{x}^{\prime}=2 x \sin x^{2} \sim k x^{3} \Rightarrow
$$

$$
\int_{0}^{x^{2}} \sin t \mathrm{~ d} t \sim k x^{4}
$$

所以:

$$
\lim \limits_{x \rightarrow 0^{+}} \frac{x^{3}}{x} \sin \frac{1}{x}=0
$$

$$
\lim \limits_{x \rightarrow 0^{-}} \frac{1}{x} \int_{0}^{x^{3}} \sin t \mathrm{~ d} t \approx \lim \limits_{x \rightarrow 0^{-}} x^{3}=0
$$

于是可知,$f(x)$ 在 $x = 0$ 处

又:

$$
f^{\prime}\left(0^{+}\right)=\lim \limits_{x \rightarrow 0^{+}} \frac{f(x)-0}{x}=0
$$

$$
f^{\prime}\left(0^{-}\right)=\lim \limits_{x \rightarrow 0^{-}} \frac{f(x)-0}{x}=0
$$

于是可知,$f(x)$ 在 $x = 0$ 处

但是,由于:

$$
\left(\frac{1}{x} \int_{0}^{x^{2}} \sin t \mathrm{~ d} t\right)_{x}^{\prime}=\frac{-1}{x^{2}} \int_{0}^{x^{2}} \sin t \mathrm{~ d} t+\frac{1}{x} \cdot 2 x \sin x^{2} \neq 0
$$

于是可知,$f(x)$ 在 $x = 0$ 处


荒原之梦考研数学思维导图
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一点处导数是“该点处”的导数,而不是“趋于该点处”的导数

一、题目题目 - 荒原之梦

已知,函数 $f(x)$ 在 $x=x_{0}$ 某邻域有定义,则存在函数 $g(x)$ 在 $x_{0}$ 处连续并使 $f(x) – f\left(x_{0}\right)=\left(x-x_{0}\right) g(x)$ 是 $f(x)$ 在 $x=x_{0}$ 处可导的充要条件吗?

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只有乘以 “0” 才可以「抹平」跳跃间断点

一、题目题目 - 荒原之梦

已知,连续函数 $F(x)=g(x) \varphi(x), x=a$ 是 $\varphi(x)$ 的跳跃间断点, $g^{\prime}(a)$ 存在, 则 $g(a)=0$, $g^{\prime}(a)=0$ 是 $F(x)$ 在 $x=a$ 处可导的充分必要条件吗?

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乘法对间断点的「弥合」作用强于加法

一、题目题目 - 荒原之梦

已知 $f(x)$ 与 $g(x)$ 在 $(-\infty,+\infty)$ 内都有定义,且 $x=x_{1}$ 是 $f(x)$ 的唯一间断点, $x=$ $x_{2}$ 是 $g(x)$ 的唯一间断点,则:

(A) 当 $x_{1}=x_{2}$ 时, $f(x)+g(x)$ 必有唯一的间断点 $x=x_{1}$

(B) 当 $x_{1} \neq x_{2}$ 时, $f(x)+g(x)$ 必有两个间断点 $x=x_{1}$ 与 $x=x_{2}$

(C) 当 $x_{1}=x_{2}$ 时, $f(x) g(x)$ 必有唯一的间断点 $x=x_{1}$

(D) 当 $x_{1} \neq x_{2}$ 时, $f(x) g(x)$ 必有两个间断点 $x=x_{1}$ 与 $x=x_{2}$

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洛必达法则只能用于求极限,不能用于传递极限值

一、题目题目 - 荒原之梦

以下运算和结论都正确的有哪些?

(1) $\lim \limits_{x \rightarrow 0} \frac{\mathrm{e}^{-\frac{1}{x^{2}}}}{x}$ $=$ $\lim \limits_{x \rightarrow 0} \frac{\mathrm{e}^{-\frac{1}{x^{2}}}\left(\frac{2}{x^{3}}\right)}{1}=2 \lim \limits_{x \rightarrow 0} \frac{\mathrm{e}^{-\frac{1}{x^{2}}}}{x^{3}}$ $=$ $\frac{4}{3} \lim \limits_{x \rightarrow 0} \frac{\mathrm{e}^{-\frac{1}{x^{2}}}}{x^{5}}=\cdots=\infty$

(2) $\lim \limits_{x \rightarrow+\infty} \frac{x}{\sqrt{1+x^{2}}}$ $=$ $\lim \limits_{x \rightarrow+\infty} \frac{1}{\frac{x}{\sqrt{1+x^{2}}}}$ $=$ $\lim \limits_{x \rightarrow+\infty} \frac{\sqrt{1+x^{2}}}{x}=\cdots$, 由于分子与分母一直反复,所以该极限不存在。

(3) 由于 $\lim \limits_{x \rightarrow+\infty} \frac{x+\sin x}{x+\cos x}$ $=$ $\lim \limits_{x \rightarrow+\infty} \frac{1+\frac{\sin x}{x}}{1+\frac{\cos x}{x}}$ $=$ $\frac{1+0}{1+0}=1$, 另一方面 $\lim \limits_{x \rightarrow+\infty} \frac{x+\sin x}{x+\cos x}$ 为 “$\frac{\infty}{\infty}$” 型,由洛必达法则, $\lim \limits_{x \rightarrow+\infty} \frac{x+\sin x}{x+\cos x}$ $=$ $\lim \limits_{x \rightarrow+\infty} \frac{1+\cos x}{1-\sin x}$, 所以 $\lim \limits_{x \rightarrow+\infty} \frac{1+\cos x}{1-\sin x}=1$

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乘法中的极限可以代入,加法中的极限不能代入

一、题目题目 - 荒原之梦

以下极限等式(若某端极限存在,则另一端极限也存在且相等)成立的是:

(A) 设 $\lim \limits_{x \rightarrow a} h(x)=A$, 则 $\lim \limits_{x \rightarrow a} \frac{f_{1}(x)+f_{2}(x)}{h(x)+g(x)}=\lim \limits_{x \rightarrow a} \frac{f_{1}(x)+f_{2}(x)}{A+g(x)}$

(B) 设 $\lim \limits_{x \rightarrow a} h(x)=0$, 则 $\lim \limits_{x \rightarrow a} \left(h(x) \cdot \frac{f(x)}{g(x)}\right)=0$

(C) 设 $\lim \limits_{x \rightarrow a} h(x)=A \neq 0$, 则 $\lim \limits_{x \rightarrow a} \frac{f_{1}(x)+f_{2}(x)}{h(x) g(x)}=\frac{1}{A} \lim \limits_{x \rightarrow a} \frac{f_{1}(x)+f_{2}(x)}{g(x)}$

(D) $\lim \limits_{x \rightarrow 0}\left(\frac{\sin x}{x^{2}}+\frac{f(x)}{x}\right)=\lim \limits_{x \rightarrow 0} \frac{\sin x}{x^{2}}+\lim \limits_{x \rightarrow 0} \frac{f(x)}{x}$

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