🦞 定积AI · 图说高数 · 第9章 多元函数微分法及其应用

多元函数微分法及其应用 · 求 f(x,y)=xyf(x,y)=xy 在约束 x2+y2=1x^2+y^2=1 下的极值

考研难度精通 · 6/6
第9章 多元函数微分法及其应用 ｜ 题库题号 9-18 ｜ 增强版：强交互 · 沉浸式 · 工程思维 · 考研难度 ｜ 师生双视图同源
载体：自绘 SVG · 增强版（第9章）·零外链·数据不出本地
教师视图学生视图
题 干
求 f(x,y)=xyf(x,y)=xy 在约束 x2+y2=1x^2+y^2=1 下的极值
还原图过程图雷区图认知层级图
①还原图从题干取出已知与所求
已 知条件极值（拉格朗日乘子）所 求求 f(x,y)=xy 在约束x^2+y^2=1 下的极值缺口需架桥
把题干拆成「已知情境」与「所求」——先看清在问什么。
先让学生说：这题考本章哪个工具？
先自己判断结构，再动笔。
②过程图解法链（CAS 复算核验）
推导链：每一步都可用 CAS 复算构造拉格朗日函数L=xy−λ(x²+y²−1)求偏导并令零y=2λx, x=2λy联立求解x=±y=±1/√2算极值f=±1/2结果由 $\nabla f=\lambda\nabla g$ 得 $y=2\lambda x$, $x=2\lambda y$；解得 $x=\pm y=\pm\dfrac{1}{\sqrt{2}}$。最大值 $\dfrac{1}{2}$，最小值 $-\dfrac{1}{2}$
推导链末一步与题库答案逐字一致；终值已用 SymPy 独立复算通过（可核验，非人工臆造）。
教师只讲卡点，不逐行念。
学生对照自查：卡在哪一步？
③雷区图错在哪一步（真实数据接入位）
雷区数据接入位　本图用于把「最易错处」钉在图上的具体位置；错误率来自题库作答聚合（脱敏·按知识点「Ch9 条件极值（拉格朗日乘子）」）。
本知识点真实错误率：数据接入后显示（暂无则不显示，绝不编造）。
雷区图把「最容易错的地方」钉在具体位置；错误率数据接入后显示。
教师只点典型错误、不点名。
学生对照自查：这几个位置我有没有踩坑？
④认知层级图本题落在 Bloom 哪一层
认知层级（Bloom）：本题在主序列中的位置记忆理解●应用●分析●评价创造绿=本题涉及；灰=本题不涉及（层级递进，但不要求每题都到顶）
本题涉及的认知层级（绿）——级别递进，但不要求每题都到顶。
教师据此定课堂标高。
学生知道要练到哪一层：会算 ≠ 会用。
⬆ 认知再上一级评价 / 创造 · 只增不改
⚖ 多解反思 · 解法比较（评价层）
做完别急着走，再问一层：为什么“梯度平行”可刻画约束边界上的驻点？
能说清「为什么选它、别的为什么不行」，才算把方法用活。　溯源：题库 9-18 · thinking_guide.reflection
✍ 命题人 · 我来改一题（创造层）
试着把题改一处条件，编一个新题：若约束改为 x+y=1，方程组会如何简化？
能自己出题并给出答案，说明你摸到了这道题的「命门」。　溯源：题库 9-18 · thinking_guide.transfer
🔧 工程视角 · 学以致用（第9章题库·真实应用/建模题 #9-33 ｜ 多元函数微分学的应用）
工程问题→数学建模→本章工具→工程结论
求曲面 z=x2+y2z=x^2+y^2 在点 (1,1,2)(1,1,2) 处的切平面方程。
看工程结论
2x+2y−z=22x+2y-z=2
把本章工具落到一个真实应用场景——这就是「学以致用」。
🎯 小试一刀 · 先想再对
求 f(x,y)=xyf(x,y)=xy 在约束 x2+y2=1x^2+y^2=1 下的极值
你自己做到哪一步？（如实自评，用于生成你的复习路径）
💡 构造 L=xy-λ(x^2+y^2-1)
🎯 从会做 → 会迁移解题能力 · 只增不改
🔁 举一反三 · 同型变式回练
以下为本题的同型题（题库真源 · 可溯源）——先自己做，再展开答案：
  1. 设 z=√(x^2+y^2+1)，在点 (1,2) 处用线性近似估计 z(1.02,1.98)
    看答案对一对
    z0=√6；f_x=x/√(x^2+y^2+1), f_y=y/√(x^2+y^2+1)，在(1,2)处为 1/√6,2/√6；dz≈f_x·0.02+f_y·(-0.02)=-0.02/√6，故 z≈√6-0.02/√6
    题库 9-20 · 综合压轴：全微分与线性近似
  2. 设 f(x,y)={x2yx2+y2,(x,y)≠(0,0)0,(x,y)=(0,0)f(x,y) = \begin{cases} \frac{x^2y}{x^2+y^2}, & (x,y)\neq(0,0) \\ 0, & (x,y)=(0,0) \end{cases}，讨论 f(x,y)f(x,y) 在 (0,0)(0,0) 处的连续性。
    看答案对一对
    连续
    题库 9-21 · 多元函数极限与连续
  3. 函数 f(x,y)=x2yf(x,y) = x^2y 在点 (1,2)(1,2) 处沿曲线 y=x2y=x^2 在该点切线方向的方向导数为：
    看答案对一对
    00
    题库 9-24 · 方向导数与梯度
🧭 解题策略卡 · 识别式
拿到题先问自己：有约束极值题先切换到拉格朗日框架。
把「看见什么信号 → 想到什么方法」记成条件反射，比记题型更耐用。　溯源：题库 9-18 · thinking_guide.trigger
📈 考研真题角 · 命题规律（题库真题池 · 可溯源 id · 每章 2 道）
竞赛题：设z=f(2x-y, x+3y)，f具二阶连续偏导。求∂2z/∂x∂y\partial^{2}z/\partial x\partial y。
#HC0551-015 ｜ Ch5 多元函数极限与连续 ｜ 挑战
看答案与命题人视角
2fuu−2fuv+3fvu−3fvv=2fuu+fuv−3fvv2f_{uu}-2f_{uv}+3f_{vu}-3f_{vv}=2f_{uu}+f_{uv}-3f_{vv}
命题人视角：本章是考研「工具型 + 综合型」考点，常与相邻章交叉命题，考查「识别结构 → 选方法」的熟练度。
设 z=f(x,y)z=f(x,y) 有二阶连续偏导，x=rcos⁡θx=r\cos\theta，y=rsin⁡θy=r\sin\theta，证明 ∂2z∂x2+∂2z∂y2=∂2z∂r2+1r∂z∂r+1r2∂2z∂θ2\frac{\partial^2 z}{\partial x^2}+\frac{\partial^2 z}{\partial y^2} = \frac{\partial^2 z}{\partial r^2}+\frac{1}{r}\frac{\partial z}{\partial r}+\frac{1}{r^2}\frac{\partial^2 z}{\partial \theta^2}。
#HC0552-007 ｜ Ch5 偏导数 ｜ 挑战
看答案与命题人视角
证明见解析
命题人视角：本章是考研「工具型 + 综合型」考点，常与相邻章交叉命题，考查「识别结构 → 选方法」的熟练度。