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文檔簡介

高等數(shù)學(xué)(下冊)試題及詳細(xì)答案(精講版)

一、單項選擇題(本大題共5小題,每小題3分,共15分)

1.向量a={后,1,1}與y軸的夾角"為()

A.-B.-

64

C.-D.-

32

【答案】C

【解析】本題考查了向量與坐標(biāo)軸的夾角。cosP=-11--,所以夕=上71。

-2

【提醒】本題還可以轉(zhuǎn)化為求兩向量a={VI1,1}與{0,1,0}之間的夾角。

【點評】本題涉及內(nèi)容是空間解析幾何中的重點,考試熱度:☆☆☆;大部分出現(xiàn)在選擇

題或填空題中。

2.函數(shù)/(尤,y)=Jf+y2在點(0,0)處()

A.連續(xù)B.間斷

C,可微D.偏導(dǎo)數(shù)存在

【答案】A.

【解析】本題考查了二元函數(shù)的連續(xù)、偏導(dǎo)數(shù)與可微等概念。點(0,0)在初等函數(shù)

f(x,y)=Jf+y2的定義域內(nèi),故它在點(0,o)處連續(xù)。由于

£(。,。)=1而〃°+一,°)—〃°,°)=1而色

'7。Ax-Ax

不存在,所以函數(shù)在(0,0)處偏導(dǎo)數(shù)不存在,從而在該點一定不可微。故本題選A。

【提醒】記住以下結(jié)論:(1)二元初等函數(shù)在其定義域內(nèi)的每一點都連續(xù)。(2)可微必定

連續(xù)且偏導(dǎo)數(shù)存在,連續(xù)未必偏導(dǎo)數(shù)存在,偏導(dǎo)數(shù)存在也未必連續(xù),連續(xù)未必可微,偏導(dǎo)

數(shù)存在也未必可微,偏導(dǎo)不存在一定不可微,偏導(dǎo)數(shù)連續(xù)是可微的充分不必要條件。

【點評】本題涉及內(nèi)容是多元函數(shù)微分學(xué)中的難點,考試熱度:☆☆☆;大部分出現(xiàn)在選

擇題中。

3.設(shè)函數(shù)尸Cr,y),Q(x,y)具有連續(xù)的偏導(dǎo)數(shù),且P(x,y)dx+Q(尤,y)dy是某函數(shù)"(尤,y)

的全微分,則()

A.2=絲-

dydx5y

cdP=_dQ?-

dydx

【答案】A.

【解析】本題考查了二元函數(shù)的全微分求積定理:設(shè)開區(qū)域G是一單連通域,函數(shù)尸(x,y),

Q(x,y)在G內(nèi)具有一階連續(xù)偏導(dǎo)數(shù),則尸(無,y)〃x+Q(x,y)辦是某函數(shù)a(x,y)的全微分

的充要條件是空=絲在G內(nèi)恒成立。故本題選A。

dydx

【提醒】右尸行,y)dx+Q(x,y)dy=du(x,y),則稱P(x,y)辦+Q(尤,y)dy=O為全微分方

程。顯然,這時該方程通解為u(x,y)=C(C是任意常數(shù))。

【點評】本題涉及內(nèi)容是求解全微分方程的基礎(chǔ),大部分出現(xiàn)在選擇、填空題中??荚嚐?/p>

度:☆☆☆☆;

【歷年考題鏈接】(2007,7)3.設(shè)函數(shù)/(x,y)具有連續(xù)的偏導(dǎo)數(shù),且;■(x,y)Mc+/(x,y)My

是某個函數(shù)"(x,y)的全微分,則/(x,y)滿足()

y--o

5T&②&-辦

A.c=0

X5T&sf¥-OX+-O

--&冷-

答案:Co

4.下列方程中,是一階線性非齊次微分方程的是)

A.ydy=(x+y)dxB.xdy=(y?+y)dx

@=靖+3

C.--xcosy=9D.

dxdx

【答案】Bo

【解析】本題考查了一階線性非齊次微分方程的概念。所有能化為

立+P(x)y=Q(x)(Q(x)不恒為零)的方程就是一階線性非齊次微分方程。本題中的四個

dx

方程,只有選項B中的方程能化為電-Ly=x,故選B。

dxx

【提醒】若方程中出現(xiàn)了y,y'的非線性函數(shù)(如本題選項C,D中出現(xiàn)的cos%V),則

此方程就不是線性方程。另外,一定要掌握此類方程的求解方法。

【點評】本題涉及內(nèi)容是微分方程中的重要概念,需牢記。一般以選擇題的形式考查,考

試熱度:☆☆☆☆;

【歷年考題鏈接】(2009,10)4.微分方程孫'+尸尤+3是()

A.可分離變量的微分方程B.齊次微分方程

C.一階線性齊次微分方程D.一階線性非齊次微分方程

答案:Do

5.下列無窮級數(shù)中,收斂的無窮級數(shù)是()

y2n+ly1+C-1)"-1

A.B.

Zf3/7+5Ztn

001

ooz-i\n-l

C.D.

a

【答案】D。

【解析】本題考查了常見的數(shù)項級數(shù)的斂散性。由于lim型蟲=2/0,所以1四發(fā)

83〃+53M3w+5

co1ooco001

散;由于£上發(fā)散,交錯級數(shù)收斂,所以£i+(T)發(fā)散。?為p=5

Tin署〃M〃念”

的p級數(shù),發(fā)散。故選D。

00001

【提醒】(1)不論什么級數(shù)£%,若則它一定發(fā)散。(2)p級數(shù)£),

n—>00v)P

當(dāng)夕>1收斂,當(dāng)夕K1發(fā)散。(3)交錯級數(shù),(-1)"-%"的斂散性一般用萊布尼茲判別法:

%單調(diào)遞減且趨于0,則收斂。

【點評】本題涉及內(nèi)容是考試的重點熱點,常出現(xiàn)在選擇題中。考試熱度:☆☆☆☆☆;

【歷年考題鏈接】(2010,1)5.下列無窮級數(shù)中發(fā)散的無窮級數(shù)是()

(-1)"

Jn+1

答案:Ao

二、填空題(本大題共5小題,每小題2分,共10分)

請在每小題的空格中填上正確答案。錯填、不填均無分。

6.在空間直角坐標(biāo)系中,直線)的方向向量為.

x-y-2z=3

【答案】{-1,3,-2}。

【解析】本題考查了如何從直線的一般式方程中得到直線的方向向量。直線卜+,+:=0,的

x-y-2z=3

方向向量為:

k=-i+3j-2k.

-1-2

故本題答案可以是-i+3/-2左或者{-1,3,-2}。后者是前者的簡寫形式。

【提醒】要熟悉直線的點向式方程(對稱式方程)、一般式方程、參數(shù)式方程及它們之間

的轉(zhuǎn)換。

【點評】本題涉及內(nèi)容是考試的重點,常出現(xiàn)在各類題型中??荚嚐岫龋骸睢睢睢睢?;

【歷年考題鏈接】(2010,4)11.求過點尸(3,-1,0)并且與直線;=二5=一垂直的平面方

程。

答案:x-2y-5=0.

7.函數(shù)/(x,y)=---\~廣的定義域為___________.

In(l-x2-y2)

【答案】{(x,j)|0<x2+y<1}-

【解析】本題考查了二元函數(shù)的定義域求法。要是此函數(shù)有意義,則需滿足:

ln(l-f—y2)H0,

1-x2-/>0,

解得:0</+/<1,因此定義域為:|(%,j)|0<%2+/<1}

【提醒】二元函數(shù)的定義域是平面的一部分,稱為區(qū)域,一定要用平面點集的形式寫出。

如本題若填寫0<f+丁2<1,就是錯誤的。

【點評】本題涉及的內(nèi)容是多元函數(shù)微分學(xué)的基本內(nèi)容,常出現(xiàn)在選擇和填空題中??荚?/p>

熱度:☆☆☆;

8.設(shè)積分區(qū)域D:V+y2W4,則二重積分。7(爐+/)公辦在極坐標(biāo)中的二次積分為

【答案】啖/(產(chǎn))4廠。

【解析】本題考查了極坐標(biāo)系下二重積分的計算。本題中,積分區(qū)域D為以原點為圓心、

半徑為2的圓域,故D可用不等式

D=1(r,^)|0<r<2,0<6^<2?}

來表示,應(yīng)用公式辦Uy=/(rcosO/sin9)rdrd。得:

DD

[]/(*2+/)如fy=J。d'\(3'r2)rdr0

D

【提醒】當(dāng)被積函數(shù)中含有一+)?,且積分區(qū)域為圓域,用極坐標(biāo)計算較為方便。

【點評】本題涉及內(nèi)容是考試的重點,常出現(xiàn)在填空題和計算題中??荚嚐岫龋骸睢睢睢?

【歷年考題鏈接】(2009,10)15.計算二重積分063一丁溫,,其中積分區(qū)域0:一+尸式

D

2o

答案:(1-”2)乃。

9.微分方程y"+>2?y+2y=1的一個特解y*=.

【答案】-?

2

【解析】本題考查了微分方程特解的概念。本題中的方程不是線性的,不是一個常見的方

程,求特解沒有固定的公式可以用。根據(jù)觀察,、=,滿足微分方程丫〃+丁?3/+2丫=1,

2

故為它的一個特解。

【提醒】注意微分方程通解、特解的定義,以及二階常系數(shù)線性非齊次方程特解的求法。

【點評】本題涉及內(nèi)容是考試的難點,常出現(xiàn)在填空題和計算題中??荚嚐岫龋骸睢睢?

10.設(shè)函數(shù)/(尤)是周期為2兀的函數(shù),f(x)的傅里葉級數(shù)為

兀2(―I)"]

——+>(......—cos(2n-l)x+——sinnx)

2£'(2"1)2%n

則傅里葉系數(shù)。2=

【答案】0。

【解析】本題考查了傅里葉系數(shù)和傅里葉級數(shù)的概念。若周期為2兀的函數(shù)f(x)的傅里葉級

數(shù)為?+2cosnx+bnsinnx),貝(J由

2n=l

1.開

〃o=—于(x)dx

?!恳?

10開

<〃〃=—/(x)cosnxdx{n=1,2,)

1「冗.

bn=—\/(x)sinnxdx(n=1,2,)

定出的系數(shù)為,4,4,?叫做函數(shù)f(x)的傅里葉系數(shù)。由定義知,出為式中cos2]的系數(shù)。

由已知,f(x)的傅里葉級數(shù)為-工+>(---2cos(2n-l)x+—sin幾x),其中不含

2£(2〃-1)2兀n

cos2nx,即cos2%的系數(shù)為零,因此。2=0。

【提醒】謹(jǐn)記周期為2兀的函數(shù)的傅里葉系數(shù)的求法。(見解析)

【點評】本題涉及內(nèi)容是考試的重難點,常出現(xiàn)在填空題和計算題中??荚嚐岫龋骸睢睢?/p>

☆。

【歷年考題鏈接】(2010,4)22.設(shè)函數(shù)/^,.。‘一"''〈。的傅里葉級數(shù)展開式為

[xfi<X<71

—+^(ancosnx+bnb7.

2〃=i

答案:-o

7

三、計算題(本大題共12小題,每小題5分,共60分)

11.已知直線L過點P(2,-1,-1),并且與平面71:x-y+z=0垂直,求直線L的方程.

【答案】-x---2=2y—+1=——z+1

1-11

【解析】本題考查了空間解析幾何中直線方程的求法。一般是先找到一個已知點,然后去

尋求直線的方向向量,最后寫出直線的對稱式(點向式)方程。由題意,已知平面的法向

量可作為直線的方向向量,即5={1,—1,1},所以直線的方程為:二二2=五1=三擔(dān)。

【提醒】只要與直線平行的任何非零向量都可以取成直線的方向向量;只要是與平面垂直

的任何非零向量都可以取成平面的法向量。

【點評】本題涉及內(nèi)容是考試的重點,平面和直線的方程的建立是幾乎每年必考的,常出

現(xiàn)在填空題和計算題中??荚嚐岫龋骸睢睢睢睢?

【歷年考題鏈接】(2010,4)11.求過點尸(3,-1,0)并且與直線H=上==垂直的平面方程。

1-20

答案:x-2y-5=0.

12.設(shè)函數(shù)z=x2+arctan工,求和°工.

xdxdxdy

_8z-yd2zy2-x*

22

dx+ydxdy(x+y

【解析】本題考查了多元函數(shù)的偏導(dǎo)數(shù)的求法。

【提醒】對于具體的多元函數(shù),求偏導(dǎo)數(shù)和求一元函數(shù)的導(dǎo)數(shù)一樣,對哪個變量求偏導(dǎo),

計算時就將其余的變量視為常數(shù),直接將函數(shù)對此變量求導(dǎo)數(shù)即可。對于抽象的多元函數(shù),

求偏導(dǎo)數(shù)的時候要引入中間變量,畫出結(jié)構(gòu)圖,再根據(jù)鏈?zhǔn)椒▌t求偏導(dǎo)數(shù)。

【點評】本題涉及內(nèi)容是考試的重點,幾乎是每年必考的,常出現(xiàn)在填空題和計算題中。

考試熱度:☆☆☆☆☆。

【歷年考題鏈接】(2010,4)6.設(shè)函數(shù)z=^衛(wèi)三,則生=___________.

ydx

田上sinysinx

答案t:Z=-----------o

y

13.設(shè)函數(shù)z=xy+1,求全微分dz.

,依心,Szcyd2zy2-x2

[答案1-=2x—----,———==-------°

22

dx冗之+yQxdy(x+yj

【解析】本題考查了二元函數(shù)的全微分。若二元函數(shù)z=/(x,y)是可微的,則它的全微分

y+1

為:dz=df(x,y)=—dx+—dyo本題中,z=x,因為

dxdy

京=(y+1)x=xv+1Inx,

oxdy

故它的全微分是:

yy+i

dz=(^y+l)xdx+xInxdy。

【提醒】只要記住全微分的公式dz=4(x,y)=g&c+|^6fy,這類題其實是求兩個偏導(dǎo)

oxdy

數(shù)。

【點評】本題涉及內(nèi)容是高等數(shù)學(xué)中的基本知識,必須掌握。這類題常出現(xiàn)在填空題和計

算題中??荚嚐岫龋骸睢睢睢?

【歷年考題鏈接】(2009,10)7.設(shè)函數(shù)2=2/+/,則全微分dz=.

答案:dz=4-xdx+2ydy0

分7

14.設(shè)函數(shù)農(nóng)〃%,sin(2x+y)),其中/(%y)具有連續(xù)偏導(dǎo)數(shù),求一和一.

dxdy

【答案】=0+2/,cos(2x+y).—=fcos(2x+y).

oxoyv

【解析】本題考查了抽象的二元復(fù)合函數(shù)的偏導(dǎo)數(shù)的求法。先引入中間變量a#:設(shè)"=x,

v=sin(2x+y),則此函數(shù)是由z=/(〃/),a=尤#=sin(2x+y)復(fù)合而成。根據(jù)鏈?zhǔn)椒▌t

(68頁)可得,

dzdzdudzdv?.?..、ic,c,,c、

二=三二+丁丁=力1+工「rcos(2x+y).2=/,+2fcos(2x+y),

OXOUoxovoxr

dzdzdu+dzdv?+?r"4,小、

-^=-^^-^^-=fu-0fv-cos(2x+y)]-l=fvcos(2x+y)。

oyouoyovoy

【提醒】求解這類題首先要引入中間變量,搞清函數(shù)的結(jié)構(gòu),然后按照鏈?zhǔn)椒▌t展開即可。

【點評】本題涉及內(nèi)容是考試的熱點,重在考查二元復(fù)合函數(shù)的結(jié)構(gòu)和偏導(dǎo)數(shù)的計算。常

出現(xiàn)在填空和計算題中。熱度:☆☆☆☆☆.

【歷年考題鏈接】(2010,1)12.設(shè)函數(shù)z=f(2,x),其中f是可微函數(shù),求包,包.

xexoy

dzy?dz1?

答案:£=――2fu+rfv^=~fu-

oxxoyx

15.設(shè)函數(shù)/(%,丁)=5—1公十,,求grad/(2,1).

[2君問

【答案】gradf(2,l)=<二,丁卜

【解析】本題考查了多元函數(shù)梯度的求法。根據(jù)梯度的定義,函數(shù)2=/(匹丁)在點(%,%)

處的梯度為gradf(%0,j0)=£(%,%)i+/v(%0,%)J={£(%,%),/*后,%)}?了解到這一

點,本題就轉(zhuǎn)化成了求函數(shù)在指定點處的偏導(dǎo)數(shù)了。因為

更=_xSf=y

dx7%2+y,dy+

3-晟T-乎/⑵…&=—身

所以有

gra(V(2』)=¥,M。

【提醒】函數(shù)〃=/(x,y,z)在點(%,%,2())處的梯度為:

zk

gradf(%0,%)=力(/,%,z°?+{(%,%,z°)J+{(/,%,o)

={,(Xo,%,Zo)/(Xo,%,Zo),工(Xo,%,Zo)}?

【點評】上面的12,13,14題以及本題中出現(xiàn)的概念不同,但都與偏導(dǎo)數(shù)的計算有關(guān),只要

概念清楚了,偏導(dǎo)數(shù)的計算沒有問題,它就顯得比較簡單。本題考試熱度:☆☆☆☆☆.

【歷年考題鏈接】(2010,1)14.求函數(shù)f(x,y,z)=xyz-x2-y2+3z在點(-1,-1,2)處的梯度.

答案:gradf(-l-1,2)={0,0,4}o

16.計算二重積分jj(x+y)斌y,其中積分區(qū)域。是由直線x+y=2,y=x及y=0所圍成的區(qū)

D

域.

4

【答案】一。

3

【解析】本題考查了平面直角坐標(biāo)系下二重積分的計算。先應(yīng)該畫出積分區(qū)域,如下圖陰

影部分。

它是一個y型區(qū)域,故這個二重積分可以先對x積分后對y積分:

(x+y)dxdy=£dyJ(x+y)dx

D,

'(1+y^dx^y

2廣,+沖夕辦

o2

2二

4

3

【提醒】要求直角坐標(biāo)系下以及極坐標(biāo)系下的二重積分的計算要熟練掌握,因為這些是積

分學(xué)中的基本技能。

【點評】本題涉及內(nèi)容是考試的熱點,重在考查學(xué)員二重積分的計算能力。這類題一般出

現(xiàn)可以出現(xiàn)在各類題型中,選擇、填空可能考查交換積分的次序等較容易的問題,計算題

中主要考查計算能力。本題考試熱度:☆☆☆☆☆.

【歷年考題鏈接】(2010,1)16.計算二重積分I=U(x+2y)dxdy,其中D是由坐標(biāo)軸和直

D

線x+y=4所圍成的區(qū)域.

答案:32。

17.計算三重積分丫以4Mz,其中積分區(qū)域Q是由平面2x+3y+z=2及坐標(biāo)面所圍成的區(qū)

域.

【答案】—.

27

【解析】本題考查了平面直角坐標(biāo)系下三重積分的計算。先分析積分區(qū)域。積分區(qū)域Q是

由平面2x+3y+z=2及坐標(biāo)面所圍成的區(qū)域,它位于第一卦限,在xoy坐標(biāo)面上的投影為平

面區(qū)域:j(x,y)|0<x<l,0<y<|-1xl,區(qū)域中變量z的變化范圍是:

Q<z<2-2x-3y.然后來計算積分:

22

fffydxdydz=£可;%ydz

Q

=£^£3y(2-2x-3y)dy

1

27

【提醒】一般來說,計算直角坐標(biāo)系下的三重積分時,先看積分區(qū)域在一個坐標(biāo)面(通常

選xoy平面)上的投影區(qū)域是什么,確定是什么型區(qū)域,繼而得到兩個變量的取值范圍,然

后要從已知的式子或圖形中找到第三個變量的取值范圍,積分限確定好了,最后計算積分。

積分限的確定方法不止一種,限于篇幅,這里不展開陳述,希望學(xué)員們多看例題,多總結(jié)。

【點評】本題涉及內(nèi)容是考試的熱點,重在考查直角坐標(biāo)系下三重積分的計算方法。多出

現(xiàn)在計算題中。另外,極坐標(biāo)系下三重積分的計算同樣重要,不容忽視。熱度:☆☆☆☆

【歷年考題鏈接】(2010,1)17.計算三重積分I=j]j(x2+y2+z2)dxdydz,其中積分區(qū)域Q:

C

x2+y2+z2^l.

答案:一兀。

5

18.計算對弧長的曲線積分卜聲而7ds,其中C是圓周f+y2=l.

【答案】

【解析】本題考查了對弧長的曲線積分的計算。曲線C是圓周x2+y2=i,它可用參數(shù)方程來

表示:x=cost,y=sint(O<t<2^)o根據(jù)計算公式可得:

―—12?~~12

JeWs=即)2+2M)1(?osJ+(sin/dt

酒力

Jo

=2e%.

【提醒】一般的,若曲線L的方程為參數(shù)方程:x=(p(t),y=^tXa<t<j3),貝U

L/(x,y)ds=/4⑺0⑺]J"⑺『+[〃")『dt.

【點評】對弧長的曲線積分和對坐標(biāo)的曲線積分一樣,幾乎是每年必考的內(nèi)容,需重點掌

握。它們大都出現(xiàn)在計算題中。考試熱度:☆☆☆☆☆.

【歷年考題鏈接】(2008,4)18.計算對弧長的曲線積分(2x-y+l)ds,其中乙是直線y=x-l

上點(0,-1)到點(1,0)的直線段.

…5后

答案:——。

2

19.驗證對坐標(biāo)的曲線積分

J(2xy-y4+3)dx+(x2-4xy3)dy

與路徑無關(guān),并計算

/=[()(2D-y4+3)dx+(x2-4xy3)dy

J(i,o)

【答案】5o

【解析】本題考查了平面上曲線積分與路徑無關(guān)的條件以及對坐標(biāo)的曲線積分的計算。曲

423

線積分JcPdx+=jc(2xy-y+3)dx+(x-4xy)dy與路徑無關(guān)的充要條件是:

—=—o因為?£=2%一4丁3,義=2%—4/,所以變=絲,從而。曲線積分

dydxdydxdydx

fPdx+Qdy=[(2孫-y'+3)為:+評一4孫辦與路徑無關(guān)。

*CJc

由于積分與積分路徑無關(guān),為了方便計算,可以取積分路徑為:(LO)f(2,0).(2,1),

(1,0)-(2,0)時,l<x<2,y=0;(2,0)9(2,1)時,0<y<l,x=2,所以:

/=[(2xy-y4++(x2-4xy3)dy=f3dx+f(22—4?2-y3)dy=3+4—2=5o

J(l,0)■JlJo■

【提醒】一般地,曲線積分fRa+。力與路徑無關(guān)的充要條件是:—o

【點評】曲線積分無路徑的無關(guān)性的考察大多出現(xiàn)在填空和計算題中,它和曲線積分的計

算都是考察的重點,需熟練掌握??荚嚐岫龋骸睢睢睢睢?

20.求微分方程?=/工+^的通解.

dx

【解析】本題考查了一階線性非齊次微分方程的通解的求法。先將此方程變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)形式:

^-y=e-x,用一階線性非齊次微分方程的通解公式求通解:

dx

="(廣辦+0

F…

=--ex+Cer.

2

【提醒】一定要記住一階線性非齊次微分方程yr+P(x)y=Q(x)的通解公式:

【點評】本題設(shè)計內(nèi)容是微分方程中的基本內(nèi)容,這類題和二階常系數(shù)線性微分方程的解

法幾乎是二者必考其一,需多加練習(xí)??荚嚐岫龋骸睢睢睢?

n

21.判斷無窮級數(shù)8£n匕的斂散性.

zt初

【解析】本題考查了正項級數(shù)的斂散性的判斷。當(dāng)一個正項級數(shù)通項中含階乘、乘方、指

數(shù)函數(shù)等時,一般用比值審斂法來判斷其斂散性。令氏二—,由于

n\

=lim1+—=e>l,

goo/s(n+1)!n\snJ

8nn

所以無窮級數(shù)發(fā)散。

W〃!

22.將函數(shù)/(x)=」展開為x-1的塞級數(shù).

x+4

【解析】本題考查了如何將一個函數(shù)展開為塞級數(shù)。這類題一般有兩種方法求解:一種是

直接法,一種是間接法。多考查利用間接法將一個函數(shù)展開為塞級數(shù)。需要學(xué)員們記住常

見函數(shù)的哥級數(shù)展開式。本題,先將所給函數(shù)變形:

f(x)=^—=l-=1——--1

x+4x+45+x-l,x—1

1+----

5

18

根據(jù):——=y(-i)nx"(-i<x<i),得

1+x"=0

100x-1I(-1<^<1)

=X(-1)'

~~5~

n-0

5

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