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Ableiten (ganzrational)

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= - 1 3 x 4 -2 und vereinfache:

Lösung einblenden

f(x)= - 1 3 x 4 -2

f'(x)= - 4 3 x 3 +0

= - 4 3 x 3

Ableiten an einem Punkt (nur ganzrational)

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= x -3 und gib die Steigung von f an der Stelle x=0 an:

Lösung einblenden

f(x)= x -3

=>f'(x)= 1 +0

= 1

f'(0) = 1

Ableiten nach Umformung

Beispiel:

Forme zuerst um. Berechne dann die Ableitung von f mit f(x)= ( -2 x 3 +2 x 2 ) · x 3 .

Lösung einblenden

Zuerst formen wir den Funktionsterm so um, dass man ihn leicht ableiten kann:

f(x)= ( -2 x 3 +2 x 2 ) · x 3

= -2 x 3 · x 3 + 2 x 2 · x 3

= -2 x 6 +2 x 5

Jetzt wird abgeleitet:

f'(x)= -12 x 5 +10 x 4

Ableiten mit vorher vereinfachen

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= -4x -8 x 3 + ( x +4 ) · 5 x 2 und vereinfache:

Lösung einblenden

Als erstes sollten wir den Term mal vereinfachen, damit er sich danach viel einfacher ableiten lässt.
Dazu multiplizieren wir als erstes das Produkt aus:

f(x)= -4x -8 x 3 + ( x +4 ) · 5 x 2

= -4x -8 x 3 + ( 5 x 3 +20 x 2 )

= -8 x 3 +5 x 3 +20 x 2 -4x

= -3 x 3 +20 x 2 -4x

f'(x)= -9 x 2 +40x -4

Ableiten ganzrational mit Parameter

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= - 1 4 x 4 -3 t 2 x 2 und vereinfache:

Lösung einblenden

f(x)= - 1 4 x 4 -3 t 2 x 2

f'(x)= - x 3 -6 t 2 x

Stelle mit f'(x)=c finden (algebr.)

Beispiel:

Bestimme alle Stellen, an denen die Ableitung der Funktion f mit f(x)= 1 3 x 3 + x 2 -2x den Wert 1 hat, also dass f '(x) = 1 gilt.

Falls mehrere Lösungen existieren, diese bitte mit Semikolon (;) trennen.

Lösung einblenden

Zuerst leiten wir mal f(x) ab:

f(x)= 1 3 x 3 + x 2 -2x

f'(x)= x 2 +2x -2

Diese Ableitung muss ja = 1 sein, also setzen wir x 2 +2x -2 = 1.

x 2 +2x -2 = 1 | -1

x 2 +2x -3 = 0

eingesetzt in die Mitternachtsformel (a-b-c-Formel):

x1,2 = -2 ± 2 2 -4 · 1 · ( -3 ) 21

x1,2 = -2 ± 4 +12 2

x1,2 = -2 ± 16 2

x1 = -2 + 16 2 = -2 +4 2 = 2 2 = 1

x2 = -2 - 16 2 = -2 -4 2 = -6 2 = -3

L={ -3 ; 1 }

Zur Probe, ob wir uns verrechnet haben, können wir die Lösung(en) jetzt in die Ableitung einsetzen:

f '( -3 ) = ( -3 ) 2 +2( -3 ) -2 = 1

f '( 1 ) = 1 2 +21 -2 = 1

Stelle mit gleichem m wie best. Gerade

Beispiel:

Bestimme alle Stellen, an denen die Tangente an den Graph der Funktion f mit f(x)= 1 3 x 3 -3 x 2 +6x parallel zur Geraden y = -2x +2 ist.

Falls mehrere Lösungen existieren, diese bitte mit Semikolon (;) trennen.

Lösung einblenden

Die Gerade y = -2x +2 hat als Steigung m = -2 und als y-Achsenabschnitt c = 2 .

Wenn nun an einer Stelle x die Tangente an den Graph von f parallel zur gegebenen Geraden sein soll, müssen ihre Steigungen gleich sein.
Es muss also f '(x) = m = -2 gelten.

Zuerst leiten wir mal f(x) ab:

f(x)= 1 3 x 3 -3 x 2 +6x

f'(x)= x 2 -6x +6

Diese Ableitung muss ja = -2 sein, also setzen wir x 2 -6x +6 = -2.

x 2 -6x +6 = -2 | +2

x 2 -6x +8 = 0

eingesetzt in die Mitternachtsformel (a-b-c-Formel):

x1,2 = +6 ± ( -6 ) 2 -4 · 1 · 8 21

x1,2 = +6 ± 36 -32 2

x1,2 = +6 ± 4 2

x1 = 6 + 4 2 = 6 +2 2 = 8 2 = 4

x2 = 6 - 4 2 = 6 -2 2 = 4 2 = 2

L={ 2 ; 4 }

Zur Probe, ob wir uns verrechnet haben, können wir die Lösung(en) jetzt in die Ableitung einsetzen:

f '( 2 ) = 2 2 -62 +6 = -2

f '( 4 ) = 4 2 -64 +6 = -2

Stelle mit f'(x)=c finden (komplexer)

Beispiel:

Bestimme alle Stellen, an denen die Tangente an den Graph der Funktion f mit f(x)= 1 2 x · ( x +14 ) +2 parallel zur Geraden y = 3x -3 ist.

Falls mehrere Lösungen existieren, diese bitte mit Semikolon (;) trennen.

Lösung einblenden

Um die Funktion später einfach ableiten zu können, sollten wir sie erstmal vereinfachen:

f(x) = 1 2 x · ( x +14 ) +2

= 1 2 x 2 +7x +2

Die Gerade y = 3x -3 hat als Steigung m = 3 und als y-Achsenabschnitt c = -3 .

Wenn nun an einer Stelle x die Tangente an den Graph von f parallel zur gegebenen Geraden sein soll, müssen ihre Steigungen gleich sein.
Es muss also f '(x) = m = 3 gelten.

Zuerst leiten wir mal f(x) ab:

f(x)= 1 2 x 2 +7x +2

f'(x)= x +7 +0

= x +7

Diese Ableitung muss ja = 3 sein, also setzen wir x +7 +0 = 3.

x +7 = 3 | -7
x = -4

L={ -4 }

Zur Probe, ob wir uns verrechnet haben, können wir die Lösung(en) jetzt in die Ableitung einsetzen:

f '( -4 ) = -4 +7 +0 = 3

Ableiten an einem Punkt mit Parameter

Beispiel:

Für welches t hat die Steigung der Tangente an den Graph von f mit f(x)= 2 x 2 + t x im Punkt (1|f(1)) den Wert 3?

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f(x)= 2 x 2 + t x

=>f'(x)= 4x + t

Jetzt setzen wir x = 1 in die Ableitungsfunktion f' ein:

= 41 + t
= 4 + t

Dieser Wert soll ja den Wert 3 besitzen, also gilt:

t +4 = 3 | -4
t = -1