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2025年南开大学数学分析考研真题

2025年南开大学数学分析考研真题

1.(25分)求极限 $$\lim_{x\to0}\frac{\sin(\ln(1+x))-\ln(1+\sin x)}{\sin(\sin x)-\ln(1+\ln(1+x))}$$
2.(25分)设函数f(x)f(x)在点x0x_0处连续,在x0x_0的去心邻域内二阶可导且二阶导函数有界。证明:f(x)f(x)在点x0x_0处左右导数都存在。

3.(25分)设f(x)f(x)在[0,+∞)[0,+\infty)上连续,且lim⁡x→+∞f(x)=A\lim_{x\to+\infty}f(x)=A,g(x)g(x)在[0,1][0,1]上可积,证明:

lim⁡n→∞∫01f(nx)g(x) dx=A∫01g(x) dx.\lim_{n\to\infty}\int_0^1f(nx)g(x)\,\mathrm{d}x=A\int_0^1g(x)\,\mathrm{d}x.

4.(20分)设f:(a,b)→(a,b)f:(a,b)\to(a,b)满足对任意的x,y∈(a,b)x,y\in(a,b),当x≠yx\neq y时,有 $$ |f(x)-f(y)|<|x-y|. $$ 任取x1∈(a,b)x_1\in(a,b),令xn+1=f(xn)x_{n+1}=f(x_n),n=1,2,⋯n=1,2,\cdots,证明:数列{xn}n=1∞\{x_n\}_{n=1}^\infty收敛。

5.(20分)设定义在R\mathbb{R}上的函数f(x)f(x)在x=0x=0处连续,对任意满足an<0<bna_n<0<b_n且lim⁡n→∞an=lim⁡n→∞bn=0\lim_{n\to\infty}a_n=\lim_{n\to\infty}b_n=0的点列{an},{bn}\{a_n\},\{b_n\},极限lim⁡n→∞f(bn)−f(an)bn−an\lim_{n\to\infty}\frac{f(b_n)-f(a_n)}{b_n-a_n}都存在。证明:函数f(x)f(x)在x=0x=0处可微。

6.(20分)设f(x)=arctan⁡(sin⁡x)f(x)=\arctan(\sin x),x1=12x_1=\frac{1}{2},令xn+1=f(xn)x_{n+1}=f(x_n),n=1,2,⋯n=1,2,\cdots,讨论∑n=1∞xn2\sum_{n=1}^\infty x_n^2的敛散性。

7.(15分)求重积分∬x2+y2≤1(ey+e−y)cos⁡x dx dy\iint_{x^2+y^2\leq1}(e^y+e^{-y})\cos x\,\mathrm{d}x\,\mathrm{d}y.

二、2025年南开大学高等代数考研真题

  1. (30分) 若线性方程组

    {x1+x2+ax3=1;x1+ax2+x3=1;ax1+x2+x3=−2.\left\{ \begin{array}{l} x_1 + x_2 + ax_3 = 1; \\ x_1 + ax_2 + x_3 = 1; \\ ax_1 + x_2 + x_3 = -2. \end{array} \right.

    有无穷多组解,求 aa 的值,并写出方程组的一般解。

  2. (20分) 计算行列式

    ∣0123410123210123210143210∣.\left| \begin{array}{ccccc} 0 & 1 & 2 & 3 & 4 \\ 1 & 0 & 1 & 2 & 3 \\ 2 & 1 & 0 & 1 & 2 \\ 3 & 2 & 1 & 0 & 1 \\ 4 & 3 & 2 & 1 & 0 \end{array} \right|.

  3. (20分) 求矩阵

    A=(0100−13101−2000111)A=\left(\begin{array}{rrrr} 0 & 1 & 0 & 0 \\ -1 & 3 & 1 & 0 \\ 1 & -2 & 0 & 0 \\ 0 & 1 & 1 & 1 \end{array}\right)

    的若尔当标准形。

  4. (20分) 若正定矩阵 AA 满足

    A2=(10−600−610000010−600−610).A^2=\left(\begin{array}{rrrr} 10 & -6 & 0 & 0 \\ -6 & 10 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 10 & -6 \\ 0 & 0 & -6 & 10 \end{array}\right).

    求所有这样的 AA。

  5. (20分) 设 L\mathscr{L} 是线性空间 VV 上的线性变换,且 Ker⁡Lk=Ker⁡Lk+1\operatorname{Ker} \mathscr{L}^{k}=\operatorname{Ker} \mathscr{L}^{k+1} 对某个正整数 kk 成立,证明:

    Ker⁡Lj=Ker⁡Lj+1\operatorname{Ker} \mathscr{L}^{j}=\operatorname{Ker} \mathscr{L}^{j+1}

    对任意整数 j≥kj \geq k 成立。

  6. (20分) 设 A,B∈Rn×nA, B \in \mathbb{R}^{n \times n} 满足 A2=A,B2=BA^{2}=A, B^{2}=B,求证:AA 与 BB 相似当且仅当它们的秩相等。

  7. (10分) 设 V∗V^{*} 是线性空间 VV 的对偶空间,V1∗,V2∗V_{1}^{*}, V_{2}^{*} 是 V∗V^{*} 的子空间。记

    W={v∈V∣f(v)=0,∀f∈V1∗∩V2∗};Wi={v∈V∣f(v)=0,∀f∈Vi∗},i=1,2.\begin{aligned} W &=\{v \in V \mid f(v)=0, \forall f \in V_{1}^{*} \cap V_{2}^{*}\}; \\ W_{i} &=\{v \in V \mid f(v)=0, \forall f \in V_{i}^{*}\}, i=1,2 . \end{aligned}

    证明: W=W1+W2W=W_{1}+W_{2}。

  8. (10分) 设 B∈R2×2,C∈R2×n,D∈Rn×nB \in \mathbb{R}^{2 \times 2}, C \in \mathbb{R}^{2 \times n}, D \in \mathbb{R}^{n \times n},且 B,DB, D 均为对称矩阵。设 BB 的两个特征值为 μ1,μ2\mu_{1}, \mu_{2},矩阵

    A=(BCC⊤D)A=\left(\begin{array}{ll} B & C \\ C^{\top} & D \end{array}\right)

    的特征值为 λ1,λ2,⋯ ,λn+2\lambda_{1}, \lambda_{2}, \cdots, \lambda_{n+2},求证:

    min⁡{λ1,λ2,⋯ ,λn+2}≤min⁡{μ1,μ2}.\min \left\{\lambda_{1}, \lambda_{2}, \cdots, \lambda_{n+2}\right\} \leq \min \left\{\mu_{1}, \mu_{2}\right\}.