本词条由2024级新生群:744483160( )提供 侵权必究

未来技术学院 2023 年选拔考试(数学)参考答案

作者:彭宇阳   最后编辑于: 2024-8-11 22:35  浏览量:8,563

答案说明

  • 未来技术学院未公开发布试卷内容,回忆版试卷内容请浏览往届老生整理的词条:未来技术学院 2023 年选拔考试(数学)
  • 未来技术学院未公开发布试卷标准答案,本词条内容为往届老生整理的参考答案,无法保证答案的完全准确性与最优性,仅供学习参考;
  • 欢迎指出本套答案的不足点,或提供更好的解题思路

参考答案

一.

1.

证明:

SOUV=12UVsin(t)S_{\triangle OUV} = \dfrac{1}{2}||\mathbf{U}||||\mathbf{V}||\sin(t)

=12(UVsin(t))2= \dfrac{1}{2}\sqrt{(||\mathbf{U}||||\mathbf{V}||\sin(t))^2}

=12(UV)2(1(cos(t))2)= \dfrac{1}{2}\sqrt{(||\mathbf{U}||||\mathbf{V}||)^2(1 - (\cos(t))^2)}

=12(UV)2(UV)2= \dfrac{1}{2}\sqrt{(||\mathbf{U}||||\mathbf{V}||)^2 - (\mathbf{U}\mathbf{V})^2}

图片:问题 1 示意图

(图片来源:彭宇阳)

2.

证明:

SOUV=12(UV)2(UV)2S_{\triangle OUV} = \dfrac{1}{2}\sqrt{(||\mathbf{U}||||\mathbf{V}||)^2 - (\mathbf{U}\mathbf{V})^2}

=12(u12+u22)(v12+v22)(u1v1+u2v2)2= \dfrac{1}{2}\sqrt{(u_1^2 + u_2^2)(v_1^2 + v_2^2)-(u_1v_1 + u_2v_2)^2}

=12(u1v2u2v1)2= \dfrac{1}{2}\sqrt{(u_1v_2 - u_2v_1)^2}

=12u1v2u2v1= \dfrac{1}{2}|u_1v_2 - u_2v_1|

二.

1.

证明:

采用数学归纳法:

① n = 2 时:

LHS = k=12akbk\displaystyle\sum^2_{k=1}a_kb_k = a1b1+a2b2a_1b_1 + a_2b_2 = RHS

② n ≥ 3 时:

LHS = k=1n1akbk+anbn\displaystyle\sum^{n-1}_{k=1}a_kb_k + a_nb_n

= Sn1bn1+k=1n2Sk(bkbk+1)+anbnS_{n-1}b_{n-1} + \displaystyle\sum^{n-2}_{k=1}S_k(b_k-b_{k+1}) + a_nb_n

=Sn1bn1+k=1n1Sk(bkbk+1)Sn1(bn1bn)+anbn S_{n-1}b_{n-1} + \displaystyle\sum^{n-1}_{k=1}S_k(b_k-b_{k+1}) - S_{n-1}(b_{n-1}-b_n) + a_nb_n

= (Sn1bn+anbn)+k=1n1Sk(bkbk+1)(S_{n-1}b_n + a_nb_n) + \displaystyle\sum^{n-1}_{k=1}S_k(b_k-b_{k+1})

=Snbn+k=1n1Sk(bkbk+1) S_nb_n+\displaystyle\sum^{n-1}_{k=1}S_k(b_k-b_{k+1})

2.

证明:

ak=cos(kx)a_k = \cos(kx) ,bk=1k b_k = \dfrac{1}{k}

由欧拉公式可得:

k=1ncos(kx)+ik=1nsin(kx)\displaystyle\sum^{n}_{k=1}\cos(kx) + i\displaystyle\sum^{n}_{k=1}\sin(kx)

= k=1n(cos(kx)+isin(kx))\displaystyle\sum^{n}_{k=1}(\cos(kx) + i\sin(kx))

= k=1neikx\displaystyle\sum^{n}_{k=1}e^{ikx}

= (einx1)eixeix1\dfrac{(e^{inx} - 1)e^{ix}}{e^{ix} - 1}

= 2ieinx2eixsin(nx2)2ieix2sin(x2)\dfrac{2ie^{\tfrac{inx}{2}}e^{ix}\sin(\dfrac{nx}{2})}{2ie^{\tfrac{ix}{2}}\sin(\dfrac{x}{2})}

= sin(nx2)sin(x2)ei(n+1)x2\dfrac{\sin(\dfrac{nx}{2})}{\sin(\dfrac{x}{2})}e^{\tfrac{i(n+1)x}{2}}

= sin(nx2)sin(x2)(cos((n+1)x2)+isin((n+1)x2))\dfrac{\sin(\dfrac{nx}{2})}{\sin(\dfrac{x}{2})}(\cos(\dfrac{(n+1)x}{2}) + i\sin(\dfrac{(n+1)x}{2}))

Sk=a1+a2++ak=sin(kx2)cos((k+1)x2)sin(x2)S_k = a_1 + a_2 +\cdots + a_k = \dfrac{\sin(\dfrac{kx}{2})\cos(\dfrac{(k+1)x}{2})}{\sin(\dfrac{x}{2})}

∴ LHS = k=1ncos(kx)k\displaystyle\sum^n_{k=1}\dfrac{\cos({kx})}{k}

= sin(nx2)cos((n+1)x2)nsin(x2)+k=1n1(1n1n+1)sin(kx2)cos((k+1)x2)sin(x2)\dfrac{\sin(\dfrac{nx}{2})\cos(\dfrac{(n+1)x}{2})}{n\sin(\dfrac{x}{2})} + \displaystyle\sum^{n-1}_{k=1}(\dfrac{1}{n} -\dfrac{1}{n+1})\dfrac{\sin(\dfrac{kx}{2})\cos(\dfrac{(k+1)x}{2})}{\sin(\dfrac{x}{2})}

1nsin(x2)+k=1n1(1k1k+1)1sin(x2)=1sin(x2)\dfrac{1}{n\sin(\dfrac{x}{2})} + \displaystyle\sum^{n-1}_{k=1}(\dfrac{1}{k} -\dfrac{1}{k+1})\dfrac{1}{\sin(\dfrac{x}{2})} = \dfrac{1}{\sin(\dfrac{x}{2})}

3.

证明:

k=1Nakbk=SNbNk=1N1Sk(1)Δ(1)bk\displaystyle\sum^N_{k=1}a_kb_k = S_Nb_N - \displaystyle\sum^{N-1}_{k=1}S^{(1)}_k \Delta ^{(1)} b_k

由于 k>Nk>N 时,bk=0b_k=0

∴ 原式 = (SNbNSNbN+1)k=1N1Sk(1)Δ(1)bk(S_Nb_N - S_Nb_{N+1}) - \displaystyle\sum^{N-1}_{k=1}S^{(1)}_k \Delta ^{(1)} b_k

= k=1NSk(1)Δ(1)bk-\displaystyle\sum^N_{k=1}S^{(1)}_k \Delta ^{(1)} b_k

= ((k=1NSk(1))Δ(1)bk+k=1N1(k=1NSk(1))(Δ(1)bkΔ(1)bk+1))-((\displaystyle\sum^N_{k=1}S^{(1)}_k)\Delta ^{(1)} b_k + \displaystyle\sum^{N-1}_{k=1}(\displaystyle\sum^N_{k=1}S^{(1)}_k)(\Delta ^{(1)} b_k - \Delta ^{(1)} b_{k+1}))

= Sk(2)Δ(1)bk+k=1N1Sk(2)Δ(2)bk-S^{(2)}_k\Delta ^{(1)} b_k + \displaystyle\sum^{N-1}_{k=1}S^{(2)}_k \Delta ^{(2)} b_k

= (1)2k=1NSk(2)Δ(2)bk(-1)^2\displaystyle\sum^N_{k=1}S^{(2)}_k \Delta ^{(2)} b_k

以此类推可得证。

三.

答:

两周期函数之和不一定为周期函数。考虑以下反例(答案不唯一):

f1(x)=sinxf_1(x) = \sin x , f2(x)=sin(αx)f_2(x) = \sin(\alpha x), 其中 α\alpha 为无理数

g(x)=f1(x)+f2(x)=sinx+sin(αx)g(x) = f_1(x) + f_2(x) = \sin x + \sin(\alpha x)

g(x)g(x) 周期为 TT,则有 g(x)=g(x+T) g(x) = g(x+T),即

sinx+sin(αx)=sin(x+T)+sin(α(x+T)) \sin x + \sin(\alpha x) = \sin(x+T) + \sin(\alpha(x+T))

LHS = 2cos(αx+αT2)sin(αT2)=2cos(x+T2)sin(T2)-2\cos(\alpha x+\dfrac{\alpha T}{2})\sin(\dfrac{\alpha T}{2}) = 2\cos(x+\dfrac{T}{2})\sin(\dfrac{T}{2}) = RHS

x=π2T2x = \dfrac{π}{2} - \dfrac{T}{2},则 sin(αT2)=0\sin(\dfrac{\alpha T}{2}) = 0

αT=2pπ\alpha T = 2pπ

αx=π2αT2\alpha x = \dfrac{π}{2} - \dfrac{\alpha T}{2},则 sin(T2)=0\sin(\dfrac{T}{2}) = 0

T=2qπT = 2qπ,其中 ppqq 为非零整数

αT=2pπ=2αqπ \alpha T = 2pπ = 2\alpha qπ,即 α=pq\alpha = \dfrac{p}{q},这与α\alpha为无理数相矛盾。

相关阅读

北洋维基&2024级新生QQ群744483160
北洋维基&2024级新生QQ群744483160
北洋维基&2024级新生QQ群744483160
北洋维基&2024级新生QQ群744483160
北洋维基&2024级新生QQ群744483160
北洋维基&2024级新生QQ群744483160
北洋维基&2024级新生QQ群744483160
北洋维基&2024级新生QQ群744483160
北洋维基&2024级新生QQ群744483160
北洋维基&2024级新生QQ群744483160
北洋维基&2024级新生QQ群744483160
北洋维基&2024级新生QQ群744483160
北洋维基&2024级新生QQ群744483160
北洋维基&2024级新生QQ群744483160
北洋维基&2024级新生QQ群744483160
北洋维基&2024级新生QQ群744483160
北洋维基&2024级新生QQ群744483160
北洋维基&2024级新生QQ群744483160
北洋维基&2024级新生QQ群744483160
北洋维基&2024级新生QQ群744483160
北洋维基&2024级新生QQ群744483160
北洋维基&2024级新生QQ群744483160
北洋维基&2024级新生QQ群744483160
北洋维基&2024级新生QQ群744483160
北洋维基&2024级新生QQ群744483160
北洋维基&2024级新生QQ群744483160
北洋维基&2024级新生QQ群744483160
北洋维基&2024级新生QQ群744483160
北洋维基&2024级新生QQ群744483160
北洋维基&2024级新生QQ群744483160
北洋维基&2024级新生QQ群744483160
北洋维基&2024级新生QQ群744483160
北洋维基&2024级新生QQ群744483160
北洋维基&2024级新生QQ群744483160
北洋维基&2024级新生QQ群744483160
北洋维基&2024级新生QQ群744483160
北洋维基&2024级新生QQ群744483160
北洋维基&2024级新生QQ群744483160
北洋维基&2024级新生QQ群744483160
北洋维基&2024级新生QQ群744483160
北洋维基&2024级新生QQ群744483160
北洋维基&2024级新生QQ群744483160
北洋维基&2024级新生QQ群744483160
北洋维基&2024级新生QQ群744483160
北洋维基&2024级新生QQ群744483160
北洋维基&2024级新生QQ群744483160
北洋维基&2024级新生QQ群744483160
北洋维基&2024级新生QQ群744483160
北洋维基&2024级新生QQ群744483160
北洋维基&2024级新生QQ群744483160
北洋维基&2024级新生QQ群744483160
北洋维基&2024级新生QQ群744483160
北洋维基&2024级新生QQ群744483160
北洋维基&2024级新生QQ群744483160
北洋维基&2024级新生QQ群744483160
北洋维基&2024级新生QQ群744483160
北洋维基&2024级新生QQ群744483160
北洋维基&2024级新生QQ群744483160
北洋维基&2024级新生QQ群744483160
北洋维基&2024级新生QQ群744483160
北洋维基&2024级新生QQ群744483160
北洋维基&2024级新生QQ群744483160
北洋维基&2024级新生QQ群744483160
北洋维基&2024级新生QQ群744483160