第十届数学类决赛(高年级组)

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#题型题目
1 解答题 一、填空题(本题满分20分,每小题5分) (1)设 $\boldsymbol{A}$ 为实对称方阵,$(1,0,1)$ 和 $(1,2,0)$ 构成共行向量的一个极大无关组.则有 $\boldsymbol{A}=$ $\_\_\_\_$
2 解答题 (2)设 $y(x) \in C^{1}[0,1)$ 满足 $y(x) \in[0, \pi]$ 及 $x=\left\{\begin{array}{ll}\frac{\sin y(x)}{y(x)}, & y \in(0, \pi] \\ 1, & y=0\end{array}\right.$ ,则 $y^{\prime}(0)=$ $\_\_\_\_$
3 解答题 (3)设 $f(x)=\int_{x}^{+\infty} e^{-t^{2}} \mathrm{~d} t$ ,则 $\int_{0}^{+\infty} x f(x) \mathrm{d} x=$ $\_\_\_\_$
4 解答题 (4)设 $U$ 为 8 阶实正交方阵,$U$ 中元素皆为 $\frac{1}{2 \sqrt{2}}$ 的 $3 \times 3$ 子矩阵的个数记为 $t$ ,则 $t$ 最多为 二、(本题15分)给定空间直角坐标系中的两条直线:$l_{1}$ 为 $z$ 轴,$l_{2}$ 过 $(-1,0,0)$ 及 $(0,1,1)$两点.动直线 $l$ 分别与 $l_{1}, l_{2}$ 共面,且与平面 $z=0$ 平行. (1)求动直线 $l$ 全体构成的曲面 $S$ 的方程; (2)确定 $\boldsymbol{S}$ 是什么曲面. 三、(满分 15 分)证明:任意 $n$ 阶实方阵 $A$ 可以分解成 $A=A_{0}+A_{1}+A_{2}$ ,其中 $A_{0}=a I_{n}, ~ a$ 是实数,$A_{1}$ 与 $A_{2}$ 都是幂零方阵。 四、(满分 20 分)设 $\alpha>0, f(x) \in C^{1}[0,1]$ ,且对任何非负整数,$n, f^{(n)}(0)$ 均存在且为 零.进一步存在常数 $C>0$ 使得 $\left|x^{\alpha} f^{\prime}(x)\right| \leq C|f(x)|(\forall x \in[0,1])$ .证明: (1)若 $\alpha=1$ ,则 $[0,1]$ 在上 $f(x) \equiv 0$ . (2)若 $\alpha>1$ ,举例说明在 $[0,1]$ 上 $f(x) \equiv 0$ 可以不成立.
5 解答题 五、(满分 10 分)(抽象代数)设 $(R,+, \cdot)$ 为含 $1 \neq 0$ 的结合环,$a, b \in R$ 。若 $a+b=b a$ ,且关于 $x$ 的方程 $$ \left\{\begin{array}{l} x^{2}-\left(a x^{2}+x^{2} a\right)+a x^{2} a=1 \\ x+a-(a x+x a)+a x a=1 \end{array}\right. $$ 在 $\boldsymbol{R}$ 中有解.证明: $\boldsymbol{a b}=\boldsymbol{b a}$ .
6 解答题 六、(满分 10 分)(实变函数)设 $f: \mathbb{R} \rightarrow \mathbb{R}$ 可测,则 $G=\{(x, f(x)) ; x \in \mathbb{R}\}$ 是 2 -维 Lebesgue 零测集.
8 解答题 八、(满分 10 分)设 $\delta: a=x_{0}
9 解答题 九、(满分 10 分)(复变函数)设 $z_{0}$ 是复函数 $w=f(z)$ 的 $n$ 阶极点.试证明:一定存在 $\rho>0$ 及 $R>0$ ,使得对任意 $w \in\{w \in \mathbb{C}:|w|>R\}$ ,函数 $f(z)-w$ 在 $\left|z-z_{0}\right|<\rho$中必有 $n$ 个零点.
10 解答题 十、(满分 10 分)(概率统计)设独立随机变量序列 $\left\{X_{n}, n \geq 1\right\}$ 满足 $P\left(X_{n}= \pm n^{\theta}\right)=\frac{1}{2}$ ,其中 $\theta>0$ 是常数.记 $S_{n}=\sum_{i=1}^{n} X_{i}$ . (1)当 $\theta<\frac{1}{2}$ 时,证明 $\frac{S_{n}}{n}$ 依概率收敛于 0 ,即对任意 $\epsilon>0, \lim _{n \rightarrow \infty} P\left(\frac{\left|S_{n}\right|}{n} \geq \epsilon\right)=0$ ; (2)证明:$\frac{S_{n}}{\sqrt{\operatorname{Var}\left(S_{n}\right)}} \xrightarrow{D} N(0,1)$ ,其中 $\operatorname{Var}\left(S_{n}\right)$ 是表示 $S_{n}$ 的方差,$\xrightarrow{D}$ 表示以分布收玫。