清华大学2021-2022学年秋季学期微积分A(1)期末考试

数学

本试卷总分150分,考试时间120分钟。
注意事项:
1. 答卷前, 考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。

2. 回答选择题时, 选出每小题答案后, 用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑,写在本试卷上无效。

3. 考试结束后, 将本试卷和答题卡一并交回。

4.本试卷由kmath.cn自动生成。

学校:_______________ 姓名:_____________ 班级:_______________ 学号:_______________


填空题 (共 10 题 ),请把答案直接填写在答题纸上
$y=x \ln \left(\mathrm{e}+\frac{1}{x^2}\right)$ 的斜渐近线为。


$\lim _{n \rightarrow+\infty} \frac{1}{\sqrt{n}}\left(\frac{1}{\sqrt{n}+\sqrt{1}}+\frac{1}{\sqrt{n}+\sqrt{2}}+\cdots+\frac{1}{\sqrt{n}+\sqrt{n}}\right)=$


记 $F(x)=\int_0^{x^2} \cos \left(\pi t^2\right) \mathrm{d} t$ ,则 $F^{\prime}(1)=$


设 $f(x)=\min \left\{x^2, 1\right\}$ ,则 $\int_0^2 f(x) \mathrm{d} x=$


常微分方程 ${ }^a y^{\prime}+2 x y=2 x$ 的通解为


$\int_0^{+\infty} \frac{\mathrm{d} x}{\mathrm{e}^x+1}=$


常微分方程 $x^2 y^{\prime \prime}+x y^{\prime}-4 y=0(x>0)$ 的通解为


设 $p>0$ ,广义积分 $\int_1^{+\infty} x^2 \ln \left(1+\sin \frac{1}{x^p}\right) \mathrm{d} x$ 收敛,则实数 $p$ 的取值范围是


由曲线段 $y=\sqrt{x-\frac{1}{4}} , x \in[1,4]$ 绕 $x$ 轴旋转一周所成旋转面的面积为


设连续函数 $f(x)$ 满足 $2 \int_1^x f(t) \mathrm{d} t=x f(x)+x^2$ ,则 $f^{\prime}(1)=$


解答题 (共 7 题 ),解答过程应写出必要的文字说明、证明过程或演算步骤
求积分 $\int_0^{\mathrm{e}} \cos (\ln x) \mathrm{d} x$ 的值。



求常微分方程 $y^{\prime \prime}-3 y^{\prime}+2 y=\mathrm{e}^x$ 的通解



求函数 $y=4 \mathrm{e}^{-x}\left(2 x^2+x+1\right)-5$ 的单调区间,极值,上凸区间Q与下凸区间, 以及拐点的横坐标。



设 $D$ 为 $y=\sqrt{x(1-x)}$ 与 $x$ 轴围成的有界区域。
( I ) 求 $D$ 的面积;
(II) 求 $D$ 绕 $x$ 轴旋转一周所成旋转体体积。



设平面曲线 $y=y(x)$ 满足 $y(0)=1 , y^{\prime}(0)=0$ ,且对曲线上任意点 $P(x, y)$ $(x>0)$ ,沿曲线从点 $(0,1)$ 到点 $P(x, y)$ 的弧长等于该曲线在点 $P(x, y)$ 的切线斜率,求 $y(x)(x>0)$ 。



设 $f(x)$ 是 $\mathbb{R}$ 上以 $T$ 为周期的周期函数Q,且连续,证明:
( I ) 函数 $F(x)=\int_0^x f(t) \mathrm{d} t-\frac{x}{T} \int_0^T f(t) \mathrm{d} t$ 是以 $T$ 为周期的周期函数;
(II) $\lim _{x \rightarrow+\infty} \frac{1}{x} \int_0^x f(t) \mathrm{d} t=\frac{1}{T} \int_0^T f(t) \mathrm{d} t$ 。



设可导函数 $ f(x)$ 满足 $f(1)=1$ ,且对 $x \geq 1$ 时,有 $f^{\prime}(x)=\frac{1}{x^2+f^2(x)}$ 。
( I ) 证明: $\lim _{x \rightarrow+\infty} f(x)$ 存在且有限;
(II) 证明: $\lim _{x \rightarrow+\infty} f(x) \leq 1+\frac{\pi}{4}$ 。
附加题 (本题为附加题,全对才给分,其分数不计入总评,仅用于评判 $A+$ )
设 $f \in C[0,1] , g$ 为非负的周期函数,周期为 1 ,且 $g \in R[0,1]$ ,求证:
$$
\lim _{n \rightarrow+\infty} \int_0^1 f(x) g(n x) \mathrm{d} x=\left(\int_0^1 f(x) \mathrm{d} x\right)\left(\int_0^1 g(x) \mathrm{d} x\right) 。
$$