设 $I(a, b)=\int_0^{2 \pi}(a \cos x-2 b \sin x)^2 d x$ ,在 $I(a, b) \leqslant 4 \pi$ 下,求使得 $a^2+4 b^2-2 a-b \leqslant$ $k$ 成立的 $k$ 的最小值.
讨论方程 $\frac{1}{x}-\frac{1}{ e ^x-1}=a$ 在 $(-\infty, 0)$ 与 $(0,+\infty)$ 内根的个数.
求 $x=\cos t(0 < t < \pi)$ 将方程 $\left(1-x^2\right) y^{\prime \prime}-x y^{\prime}+y=0$ 化为 $y$ 关于 $t$ 的微分方程,并求满足 $\left.y\right|_{x=0}=1,\left.y^{\prime}\right|_{x=0}=2$ 的解。
计算曲面积分
$$
I=\iint_{\Sigma} 2(1-x y) d y d z+(x+1) y d z d x-4 y z^2 d x d y
$$
其中 $\Sigma$ 是弧段 $\left\{\begin{array}{l}z=\sqrt{x-1}, \\ y=0,\end{array},(1 \leqslant x \leqslant 3)\right.$ 绕 $x$ 轴旋转一周所得的旋转曲面,$\Sigma$ 上任一点的法向量与$x$轴正夹角大于 $\frac{\pi}{2}$ 。
设二次型 $f\left(x_1, x_2, x_3\right)=\left(x_1-2 x_2\right)^2+\left(x_2-x_3\right)^2+\left(x_1+a x_3\right)^2$ .
(1)求 $f\left(x_1, x_2, x_3\right)=0$ 的解;
(2)设二次型 $f\left(x_1, x_2, x_3\right)$ 的规范形为 $z_1^2+z_2^2$ ,求正交变换 $x=Q y$ ,使得二次型 $f\left(x_1, x_2, x_3\right)$ 化为标准形。
设总体 $X$ 的概率密度为 $f(x)= \begin{cases}2(x-\theta) e ^{-(x-\theta)^2}, & x>\theta,\left(X_1, X_2, \cdots, X_n\right) \text { 为来自总体 } \\ 0, & x \leqslant \theta,\end{cases}$ $X$ 的简单随机样本.
(1)求参数 $\theta$ 的矩估计量;
(2)设 $U=\min \left\{X_1, X_2, \cdots, X_n\right\}$ ,求 $E(U)$ .