2026 考研数学二 · 以练串学 ①|选择题 1–4
这一篇不只讲 4 道题。每道题都会带出一条"知识链":先用热身题把底子补上,再拆真题,最后用 3 道变式题把同一个思路练熟。
建议用法
- 先只看题目,自己做 2 分钟。答案是折叠的,做完再点开。
- 卡住了,先做「热身」,再回来看真题。
- 真题弄懂后,把「变式训练」从易到难做一遍。每道都有提示和完整解答。
所有答案都用代码(SymPy)重新验算过。
第 1 题 等价无穷小定参数#
题目 当 x→0 时,ax2+bx+arcsinx 与 31+x2−1 是等价无穷小,则( )
(A) a=31, b=−1 (B) a=31, b=1
(C) a=32, b=−1 (D) a=32, b=1
做完再点开:答案
(A) a=31,b=−1。
🧭 知识地图#
极限的四则运算 → 等价无穷小 → 泰勒展开(核心工具) → 无穷小的阶 → 定参数题
同一套工具还会用在:本卷第 12 题(∞−∞ 型极限),以及每年必考的"求极限"大题。
🔥 热身(2 分钟)#
热身 1 求 x→0limx3x−sinx。
热身 2 求 x→0limx21+2x2−1。
热身答案
热身 1: 61。因为 sinx=x−6x3+o(x3),所以 x−sinx∼6x3。
热身 2: 1。用 (1+u)α−1∼αu,取 u=2x2,α=21,分子 ∼x2。
这两题正好对应真题要用的两件工具:泰勒展开和幂函数的等价。
👀 一眼看穿#
右边大约是 31x2,是个"二阶小量"。
左边想和它等价,必须做到两件事:
- 比 x2 低阶的项(也就是 x 的一次项)必须消掉;
- x2 项的系数必须正好是 31。
所以这是一道"展开后对系数"的题。

图:取 a=1/3、b=−1 时,两条曲线在 0 附近几乎重合(Python 绘制)
📚 知识点深度回顾#
① 等价无穷小到底在比什么#
α∼β 的意思是 limβα=1。
换个角度理解:两个无穷小的**"最大的那一项"完全一样**。
比如 x→0 时,x2+x5 的"最大项"是 x2,后面的 x5 小到可以忽略。
② 为什么定参数题一定要用泰勒展开#
等价无穷小替换只能处理"乘除"。一旦式子里有"加减",替换可能出错。
例如 tanx−sinx:如果直接把两项都换成 x,会得到 0,这是错的。
泰勒展开把每一项都拆成 x, x2, x3,… 的组合,加减就变成合并同类项,不会出错。
③ 必背的展开式(x→0)#
| 函数 |
展开到 x3 |
| sinx |
x−6x3 |
| arcsinx |
x+6x3 |
| tanx |
x+3x3 |
| arctanx |
x−3x3 |
| ln(1+x) |
x−2x2+3x3 |
| ex |
1+x+2x2+6x3 |
| (1+x)α |
1+αx+2α(α−1)x2 |
怎么记: sin 和 arcsin 的三次项只差一个符号,tan 和 arctan 也是。"反"函数把符号反过来。
④ 展开到第几项?#
看对手。对方是几阶,你就展开到几阶。
本题右边是二阶,左边展开到 x2 就够了。写到 x3 只是为了更放心。
✍️ 详细步骤#
第 1 步:展开左边。
ax2+bx+arcsinx=(b+1)x+ax2+6x3+o(x3)
第 2 步:消掉一次项。
右边是二阶小量。如果左边还剩一次项,两边相除会趋于无穷,不可能等于 1。
所以 b+1=0,即 b=−1。
第 3 步:对齐二次项。
现在左边 =ax2+o(x2),右边 ∼31x2。两者相除的极限是 3a,令它等于 1,得到 a=31。
答案:(A)。
🔁 变式训练(由易到难)#
变式 1(换一个函数) 当 x→0 时,ax+bx2+ln(1+x) 与 x2 等价,求 a,b。
变式 2(判断阶数) 当 x→0 时,tanx−sinx 是 x 的几阶无穷小?
变式 3(经典难题) 确定 a,b,使得 x−(a+bcosx)sinx 是 x 的 5 阶无穷小。
变式 1 提示与解答
提示: 和真题一模一样,只是把 arcsinx 换成 ln(1+x)。
解: ln(1+x)=x−2x2+o(x2),所以
ax+bx2+ln(1+x)=(a+1)x+(b−21)x2+o(x2)
一次项消掉:a=−1。二次项系数为 1:b−21=1,所以 b=23。
变式 2 提示与解答
提示: 这里是"减法",不能把两项都直接换成 x。
解: 展开到三次:
tanx−sinx=(x+3x3)−(x−6x3)+o(x3)=2x3+o(x3)
所以它是 3 阶无穷小,并且 tanx−sinx∼2x3。
另一种写法:tanx−sinx=tanx(1−cosx)∼x⋅2x2。先提公因式变成乘法,就能放心用等价替换。
变式 3 提示与解答
提示: 要成为 5 阶,x 和 x3 的系数都必须是 0。
解: 先展开 cosxsinx=21sin2x=x−32x3+o(x3),以及 sinx=x−6x3+o(x3)。于是
x−(a+bcosx)sinx=(1−a−b)x+(6a+32b)x3+o(x3)
令两个系数都为 0:
1−a−b=0,6a+32b=0
解得 a=34,b=−31。代回去再展开,第一个非零项是 30x5,确实是 5 阶。
🗂 记忆卡片#
- 🔑 定参数口诀:低阶全消,首项对齐。
- 🧠 加减用泰勒,乘除用等价。
- ⚠️ 加减里直接做等价替换,是这类题最常见的丢分点。
第 2 题 非齐次线性方程:解的"系数和"#
题目 设 y1(x),y2(x) 是某二阶非齐次线性微分方程的两个特解。若常数 λ,μ 使 2λy1+μy2 是该方程的解,λy1−2μy2 是对应齐次方程的解,则( )
(A) λ=51, μ=52 (B) λ=52, μ=51
(C) λ=41, μ=21 (D) λ=21, μ=41
做完再点开:答案
(B) λ=52,μ=51。
🧭 知识地图#
线性运算 → 线性算子 L[y] → 齐次解可以叠加 → 非齐次通解 = 齐次通解 + 一个特解
下游:本卷第 21 题(解微分方程);以及"已知几个特解,反求方程或通解"的经典题。
🔥 热身(1 分钟)#
热身 设 L[y]=y′−y。已知 L[e2x]=e2x,求 L[3e2x] 和 L[e2x−e2x]。
热身答案
L[3e2x]=3e2x,L[0]=0。
这就是"线性"的意思:系数可以提出来,加法可以拆开。 真题考的正是这一点。
👀 一眼看穿#
不用解方程。只看组合的系数加起来等于几。
📚 知识点深度回顾#
① 把方程看成一台"机器"#
记 L[y]=y′′+p(x)y′+q(x)y。
- 非齐次方程:L[y]=f(x),其中 f≡0;
- 齐次方程:L[y]=0。
这台机器是线性的:
L[k1y1+k2y2]=k1L[y1]+k2L[y2]
② 系数和决定"身份"#
如果 y1,y2 都满足 L[y]=f,那么
L[k1y1+k2y2]=(k1+k2)f
- 系数和 =1:结果还是 f,组合仍是非齐次解;
- 系数和 =0:结果是 0,组合变成齐次解;
- 其他情况:两种解都不是。
③ 通解的结构#
非齐次通解 = 齐次通解 + 任意一个非齐次特解。
二阶齐次方程的通解需要两个线性无关的齐次解。
✍️ 详细步骤#
第 1 步: 2λy1+μy2 是非齐次解,所以系数和为 1:2λ+μ=1。
第 2 步: λy1−2μy2 是齐次解,所以系数和为 0:λ−2μ=0,即 λ=2μ。
第 3 步: 代入第 1 步:4μ+μ=1,得 μ=51,λ=52。
答案:(B)。
🔁 变式训练(由易到难)#
变式 1(概念判断) y1,y2,y3 是同一个非齐次方程的三个不同特解。判断 y1+y2−y3 和 2y1+y2 各是什么解。
变式 2(反求通解和方程) 二阶常系数方程 y′′+py′+qy=f(x) 有三个解:1+x,1+x+ex,1+x+e−x。求它的通解,并写出这个方程。
变式 3(一阶版本) y′+P(x)y=Q(x)(Q≡0)有两个不同的解 y1,y2。用它们写出通解。
变式 1 提示与解答
提示: 只算系数和。
解: y1+y2−y3 的系数和是 1+1−1=1,是非齐次解。
2y1+y2 的系数和是 21+21=1,也是非齐次解。
变式 2 提示与解答
提示: 两个非齐次解相减,得到齐次解。
解: 相减得到两个齐次解:ex 和 e−x,它们线性无关。
齐次通解是 C1ex+C2e−x,所以通解为
y=C1ex+C2e−x+1+x
再反求方程:齐次解是 e±x,说明特征根为 ±1,齐次部分是 y′′−y。把特解 1+x 代进去,得 f(x)=0−(1+x)。
所以方程是 y′′−y=−(1+x)。
变式 3 提示与解答
提示: 一阶齐次方程的通解只需要一个非零齐次解。
解: y1−y2 是一个非零的齐次解,所以齐次通解是 C(y1−y2)。
通解为
y=y1+C(y1−y2)
🗂 记忆卡片#
- 🔑 系数和为 1,还是非齐次;系数和为 0,变成齐次。
- 🧠 两个非齐次解相减,就得到一个齐次解。这是"反求通解"题的第一步。
- 🔗 和第 21 题连起来看:先找齐次解,再加一个特解。
第 3 题 隐函数求偏导#
题目 设 z=z(x,y) 由方程 x−az=ey+az(a 为非零常数)确定,则( )
(A) zx−zy=a1 (B) zx+zy=a1
(C) zx−zy=−a1 (D) zx+zy=−a1
做完再点开:答案
(A) zx−zy=a1。
🧭 知识地图#
一元复合求导 → 多元链式法则 → 隐函数求导(公式法 / 直接求导法)→ 二阶偏导、全微分
下游:本卷第 14 题(链式法则)、第 19 题(多元极值要先求偏导)。
🔥 热身(2 分钟)#
热身 z=z(x,y) 由 x2+y2+z2=4z 确定,求 zx。
热身答案
两边对 x 求偏导,z 看作 x 的函数:
2x+2zzx=4zx
解出 zx=2−zx。
这就是"直接求导法":把 z 当成 x,y 的函数,对整个等式求导,再解出 zx。
👀 一眼看穿#
四个选项都是"zx±zy 等于常数"。
这说明两个偏导的分母相同,加或减之后,分子会凑成分母。直接求出来就行。
📚 知识点深度回顾#
① 公式从哪里来#
设 F(x,y,z)=0 确定了 z=z(x,y)。把 z 代回去,F 恒等于 0。对 x 求偏导:
Fx+Fz⋅zx=0
所以
zx=−FzFx,zy=−FzFy
条件是 Fz=0。这也是隐函数存在定理的核心条件。
② 两种方法怎么选#
- 公式法: 快。但要记住负号,而且 F 要先把所有项移到同一边。
- 直接求导法: 慢一点,但不容易出错。求二阶偏导时更方便。
③ 常见坑#
- 漏掉负号;
- 求 Fx 时,把 z 也对 x 求了导。这是错的:在公式法里,x,y,z 是三个独立变量。
✍️ 详细步骤#
第 1 步: 移项。令 F=x−az−ey+az。
第 2 步: 分别求偏导:
Fx=1,Fy=−ey+az,Fz=−a(1+ey+az)
第 3 步: 代公式:
zx=a(1+ey+az)1,zy=a(1+ey+az)−ey+az
第 4 步: 相减,分子正好凑成分母:
zx−zy=a(1+ey+az)1+ey+az=a1
答案:(A)。
🔁 变式训练(由易到难)#
变式 1(经典结论) z=z(x,y) 由 φ(x−az, y−bz)=0 确定,φ 可微。证明 azx+bzy=1。
变式 2(求值) z=z(x,y) 由 z3−3xyz=1 确定,求 zx(0,0) 和 zxy(0,0)。
变式 3(选择题风格) z=z(x,y) 由 x+y+z=ez 确定,问 zx−zy 等于多少?
变式 1 提示与解答
提示: 令 u=x−az,v=y−bz,用公式法。
解: F=φ(u,v),所以
Fx=φ1,Fy=φ2,Fz=−aφ1−bφ2
于是 zx=aφ1+bφ2φ1,zy=aφ1+bφ2φ2。
azx+bzy=aφ1+bφ2aφ1+bφ2=1
和真题完全同一个思路:分母相同,分子凑成分母。
变式 2 提示与解答
提示: 先由 x=y=0 求出 z=1。
解: 用公式法:
zx=z2−xyyz,zy=z2−xyxz
在 (0,0) 处 z=1,所以 zx(0,0)=0。
再对 zx 求 y 的偏导(z 仍看作函数)。代入 x=y=0、z=1、zy=0,得到 zxy(0,0)=1。代码验算一致。
变式 3 提示与解答
解: F=x+y+z−ez,Fx=Fy=1,Fz=1−ez。
所以 zx=zy=ez−11,相减得 zx−zy=0。
这个例子告诉你:当 x 和 y 在方程里"地位相同"时,两个偏导一定相等。
🗂 记忆卡片#
- 🔑 zx=−Fx/Fz。负号别丢,F 先移项。
- 🧠 选项是"zx±zy= 常数"时,答案几乎都是"分子凑成分母"。
- 🔗 变式 1 的结论 azx+bzy=1 是高频考点,值得记住。
第 4 题 细棒对质点的引力(定积分的物理应用)#
题目 线密度为 1 的细直棒,两端点为 (−1,0) 和 (1,0)。质量为 m 的质点位于 (0,1),G 为引力常量。细棒对质点的引力大小为( )
(A) ∫01(x2+1)1/22Gmxdx (B) ∫01(x2+1)1/22Gmdx
(C) ∫01(x2+1)3/22Gmxdx (D) ∫01(x2+1)3/22Gmdx
做完再点开:答案
(D)。顺便可以算出 F=2Gm。
🧭 知识地图#
定积分的定义(分割、近似、求和、取极限)→ 微元法 → 面积、体积、弧长 → 物理应用(引力、压力、做功)
下游:本卷第 20 题(旋转体体积用的也是微元法)。
🔥 热身(2 分钟)#
热身 计算 ∫01(1+x2)3/2dx。
热身答案
令 x=tant,则 dx=sec2tdt,(1+x2)3/2=sec3t。
∫0π/4costdt=sint∣0π/4=22
记住这个原函数:∫(1+x2)3/2dx=1+x2x+C。引力题几乎都会用到它。
👀 一眼看穿#
- 图形左右对称,所以水平分力相互抵消,只剩竖直方向。
- 竖直分力 = 总力 ×cosθ。其中 cosθ=x2+11,再乘上 x2+11,指数就变成 23。
- 竖直分量的分子里没有 x。

图:微元受力示意。水平分量左右抵消,只剩竖直分量(Python 绘制)
📚 知识点深度回顾#
① 微元法的三步#
- 取一小段: 在 [x,x+dx] 上,把这一小段近似看成一个点;
- 写这一小段的贡献: 这里是一个小引力 dF;
- 加起来: 对 dF 积分。
② 为什么必须先分解再积分#
力是向量,有方向。不同小段对质点的拉力方向不同,所以不能把大小直接相加。
正确做法:先把每个 dF 拆成水平和竖直两个分量,再分别积分。
③ 这道题的每个量#
- 小段质量:dm=1⋅dx;
- 到质点的距离:r=x2+1;
- 小引力的大小:r2Gmdx;
- 竖直分量乘 cosθ=r1,水平分量乘 sinθ=rx。
水平分量是 x 的奇函数,在 [−1,1] 上积分为 0。
✍️ 详细步骤#
第 1 步: 写竖直分量:
dFy=x2+1Gmdx⋅x2+11=(x2+1)3/2Gmdx
第 2 步: 积分,利用偶函数把区间折半:
F=∫−11(x2+1)3/2Gmdx=∫01(x2+1)3/22Gmdx
答案:(D)。 由热身结果,F=2Gm⋅22=2Gm。
🔁 变式训练(由易到难)#
变式 1(棒在延长线上) 线密度为 ρ、长为 l 的细棒放在 [0,l] 上,质点 m 位于 (l+a,0),其中 a>0。求引力。
变式 2(不对称) 细棒放在 [0,l] 上,线密度为 ρ,质点 m 位于 (0,h)。分别求水平分力和竖直分力。
变式 3(换个物理量:水压力) 半径为 R 的半圆形闸门竖直放在水中,直径在水面上。求闸门受到的水压力(水的密度 ρ,重力加速度 g)。
变式 1 提示与解答
提示: 所有小段都在同一条直线上,方向相同,可以直接把大小相加。
解: 小段 [x,x+dx] 到质点的距离是 l+a−x:
F=∫0l(l+a−x)2Gmρdx=Gmρ(a1−l+a1)=a(l+a)Gmρl
变式 2 提示与解答
提示: 不对称时,水平分量不会抵消。两个都要算。
解:
Fy=Gmρ∫0l(x2+h2)3/2hdx=hh2+l2Gmρl
Fx=Gmρ∫0l(x2+h2)3/2xdx=Gmρ(h1−h2+l21)
注意 h=1 时,竖直分量的分子是 h,不是 1。
变式 3 提示与解答
提示: 微元法照旧。换成取一条水平细条,它的深度处处相同,压强也相同。
解: 深度为 x 处的细条宽 2R2−x2,压强是 ρgx:
P=∫0Rρgx⋅2R2−x2dx=32ρgR3
引力、压力、做功,都是"取一小块 → 写贡献 → 积分"这三步。
🗂 记忆卡片#
- 🔑 引力题:r2 在分母,再乘一个 cos,指数从 1 变成 23。
- ⚠️ 分子带 x 的选项(A、C)是水平分量。对称时它等于 0,是陷阱。
- 🧮 ∫(x2+1)3/2dx=x2+1x+C
🔗 串联练习:把第 1 题和第 4 题连起来#
题目 把第 4 题的细棒换成 [−l,l],其他条件不变。
- 求引力 F(l);
- 当 l→0 时,F(l) 与什么等价?
- 当 l→+∞ 时,F(l) 趋于多少?
提示与解答
1. 用第 4 题的方法和热身里的原函数:
F(l)=∫0l(x2+1)3/22Gmdx=l2+12Gml
2. l→0 时,l2+1→1,所以 F(l)∼2Gml。
物理意义:棒很短时,它就像一个质量为 2l、离质点距离为 1 的质点。这正好用上第 1 题的"等价无穷小"。
3. l→+∞ 时,F(l)→2Gm。无限长的棒,引力也是有限的。
📋 本篇速记总表#
| 题 |
考点 |
一句话钥匙 |
连到 |
| 1 |
等价无穷小定参数 |
低阶全消,首项对齐 |
第 12 题 |
| 2 |
解的结构 |
系数和为 1 是非齐次,为 0 是齐次 |
第 21 题 |
| 3 |
隐函数偏导 |
负号别丢,分子凑分母 |
第 14、19 题 |
| 4 |
引力(微元法) |
先分解再积分,指数 23 |
第 20 题 |
✅ 自测清单#
说明: 真题依据 2026 年全国硕士研究生招生考试数学(二)(2025 年 12 月考试),原题与参考答案见 [1]、[2]。热身题和变式题为本文改编或选自经典题型。所有答案都已用 SymPy 验算。口诀只是记忆方法,不是官方结论。
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