证明题(2022年理工数学Ⅰ2022年理工数学Ⅱ

设函数f(x)在(-∞,+∞)上有二阶连续导数,证明:f'' (x)≥0的充要条件是:对任意不同的实数a,b,f((a+b)/2)≤1/(b-a)f(x)dx.

答案解析

必要性:令F(x)=(x-a)f((a+x)/2)-f(t)dt,F(a)=0,F'(x)=f((a+x)/2)+(x-a) f'((a+x)/2)-f(x)=1/2 (x-a) f'((a+x)/2)-[f(x)-f((a+x)/2)] =1/2 (x-a) f'((a+x)/2)-1/2 (x-a) f'(ξ)=1/2(x-a)[f'((a+x)/2)-f'(ξ)],其中ξ∈((a+x)/2,x).因为f''(x)≥0⟹f'(x)单调递增⟹F' (x)≤0⟹F(x)单调递减,F(b)≤F(a)=0,故不等式成立;充分性:(反证法)假设∃x_0,使得f''(x_0 )<0,由f''(x)的连续性以及极限的局部保号性可得:∃x0的小领域(c,d)使得...

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讨论

设实变量的复值函数u(x,t)满足Cauchy初值问题iut+uxx=0,-∞<x<+∞,t>0,其中i=√(-1),u(x,0)=f(x)为已知函数且满足|f(x)|2 dx=1.(1)求证对任意的t>0,有|u(x,t)|2 dx≡1.(2)求证此问题在L2空间中的解是唯一的.(3)求谐波解u=aei(kx-ωt)(其中,a,k,ω均与自变量x,t无关且k为实数)的色散关系,讨论谐波是否耗散,是否色散,求出谐波的相速度和群速度(以k表达).(4)用Fourier变换法求出解的积分表达式.

设位于点(0,1)的质点A对质点M的引力大小为k/r2 (k>0,为常数,r为质点A与M之间的距离),质点M沿曲线y=自B(2,0)运动到O(0,0),求在此运动过程中质点A对质点M的引力所做的功.

为清除井底的污泥,用缆绳将抓斗放入井底抓起污泥后提出井口(见图). 已知井深30m,抓斗自重 400N,缆绳每米重50N,抓斗抓起的污泥重2000N,提升速度为3m/s,在提升过程中,污泥以20N/s 的速率从抓斗缝隙中漏掉,现将抓起污泥的抓斗提升至井口,问克服重力需做多少焦耳的功?(说明:①1Nx1m=1J;其中m,N,s,J分别表示米,牛顿,秒,焦耳.②抓斗的高度及位于井口上方的缆绳长度忽略不计.)

求由曲线y=1+sinx与直线y=0,x=0,x=π围成的曲边梯形绕x轴旋转而成的旋转体体积V.

求过曲线y=-x2+1上的一点,使过该点的切线与这条曲线及x,y轴在第一象限围成图形的面积最小,最小面积是多少?

由曲线y=sin3/2⁡x (0≤x≤π)与x轴围成的平面绕x轴旋转而的旋转体的体积为【 】

双纽线(x2+y2)2=x2-y2所围成的区域面积可用定积分表示为【 】

曲线y=cosx(-π/2≤x≤π/2)与x轴所围成的图形,绕x轴旋转一周所成的旋转体的体积为【 】

求心形线r=a(1+cosθ)的全长,其中a>0是常数.

设抛物线y=ax2+bx+c过原点,当0≤x≤1时,y≥0.又已知抛物线与x轴及直线x=1所围成图形的面积为1/3,试确定a,b,c,使此图形绕x轴旋转一周而成的旋转体的体积V最小.