设贷款本金为 $A$, 月利率是 $x$, 贷款期限是 $n$ 个月, 若选择等额本息, 求每月还款利息.

答案是:  利息为 $\dfrac{Ax(1+x)^n}{(1+x)^n-1}$.

求下列函数的间断点并判断间断点的类型.

1.  $f(x)=\begin{cases}x, & x\text{为有理数},\\ -x, & x\text{为无理数}.\end{cases}$

设 $f(x)=\ln x^2-\log_{\frac{1}{2}}(x^2+1)$, 求使得 $f(\log_{\frac{1}{3}}x) > 1$ 的 $x$ 的取值范围.

证明: 对任意 $n\geqslant 1$, 有

\[\sum_{k=n+1}^{2n}\frac{1}{k}=\sum_{k=1}^{2n}\frac{(-1)^{k+1}}{k}.\]

当 $\theta\neq 2k\pi$, $k\in\mathbb{Z}$ 时, 证明下面的恒等式,

\[
\sin x+\sin(x+\theta)+\sin(x+2\theta)+\cdots+\sin(x+(n-1)\theta)=\frac{\sin\frac{n\theta}{2}\cdot\sin(x+\frac{n-1}{2}\theta)}{\sin\frac{\theta}{2}}.
\]

[分析]  恒等式左边是关于等差数列 $\{x+k\theta\mid k=0,1,2,\ldots,n-1\}$ 的正弦值的和.

回顾三角函数的积化和差公式

\[
\sin x\cdot\sin y=-\frac{1}{2}\bigl[\cos(x+y)-\cos(x-y)\bigr]=\frac{1}{2}\bigl[\cos(x-y)-\cos(x+y)\bigr],\tag{*}
\]

这可由和差化积公式

\[
\cos\alpha-\cos\beta=-2\sin\frac{\alpha+\beta}{2}\cdot\sin\frac{\alpha-\beta}{2}
\]

推出.

注意到 $(*)$ 式右边是两个式子的差, 故如果是很多项都形如这种形式, 可以构造成前后抵消的形式.

我们假设 $\sin x+\sin(x+\theta)+\sin(x+2\theta)+\cdots+\sin(x+(n-1)\theta)$ 乘以 $\sin t$ 后可以前后抵消,

\[
\begin{aligned}
\sin t\cdot\sin x&=\frac{1}{2}\bigl[\cos(t-x)-\cos(t+x)\bigr]=\frac{1}{2}\bigl[\cos(x-t)-\cos(t+x)\bigr]\\
\sin t\cdot\sin(x+\theta)&=\frac{1}{2}\bigl[\cos(x+\theta-t)-\cos(t+x+\theta)\bigr]\\
\sin t\cdot\sin(x+2\theta)&=\frac{1}{2}\bigl[\cos(x+2\theta-t)-\cos(t+x+2\theta)\bigr]\\
&\vdots\\
\sin t\cdot\sin(x+(n-1)\theta)&=\frac{1}{2}\bigl[\cos(x+(n-1)\theta-t)-\cos(t+x+(n-1)\theta)\bigr]\\
\end{aligned}
\]

要使得前后抵消, 只需令 $x+k\theta-t=t+x+(k-1)\theta$, 这推出 $t=\frac{1}{2}\theta$.

因此, 证明方法是乘以 $\sin\frac{1}{2}\theta$.

设 $u(x,y,z)$, $v(x,y,z)$ 的各个偏导数存在且连续, $a,b\in\mathbb{R}$, 则有

(1)  $\mathrm{grad}(au+bv)=a\mathrm{grad}u+b\mathrm{grad}v$;

(2) $\mathrm{grad}(u\cdot v)=v\mathrm{grad}u+u\mathrm{grad}v$.

证明: 曲面 $F(nx-lz,ny-mz)=0$ 在任一点处的切平面都平行于直线
\[
\frac{x-1}{l}=\frac{y-2}{m}=\frac{z-3}{n},
\]
其中 $F$ 具有连续的偏导数.

求曲线
\[
\left\{
\begin{aligned}
2x^2+3y^2+z^2&=9,\\
3x^2+y^2-z^2&=0
\end{aligned}
\right.
\]
在点 $(1,-1,2)$ 处的切线方程和法平面方程.

设 $y=f(x)=x+\frac{a}{x}$, $a>0$. 证明 $f(x)$ 在 $(0,\sqrt{a}]$ 上严格单调递减, 在 $[\sqrt{a},+\infty)$ 上严格单调递增.

(注:  这是高中题, 不使用导数.)

计算下列积分

(1)  $\displaystyle\int_{\ln 2}^{\ln 5}\sum_{n=1}^{\infty}ne^{-nx}\mathrm{d}x$.

(2)  $\displaystyle\int_{0}^{2\pi}\sum_{n=1}^{\infty}\frac{\cos^2(nx)}{n(n+1)}\mathrm{d}x$.