Aufgabenbeispiele von mit e-Funktionen

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e-Funktionen einfach

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= 2 - e -x und vereinfache:

Lösung einblenden

f(x)= 2 - e -x

f'(x)= 0 - e -x · ( -1 )

= e -x

Ableiten e-Funktionen (BF)

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= ( 3 x 4 +5 x 2 ) · e -2x +1 und vereinfache:

Lösung einblenden

f(x)= ( 3 x 4 +5 x 2 ) · e -2x +1

f'(x)= ( 12 x 3 +10x ) · e -2x +1 + ( 3 x 4 +5 x 2 ) · e -2x +1 · ( -2 )

= ( 12 x 3 +10x ) · e -2x +1 + ( 3 x 4 +5 x 2 ) · ( -2 e -2x +1 )

= ( 12 x 3 +10x ) · e -2x +1 -2 ( 3 x 4 +5 x 2 ) · e -2x +1

= e -2x +1 · ( -6 x 4 -10 x 2 + ( 12 x 3 +10x ) )

= e -2x +1 · ( -6 x 4 +12 x 3 -10 x 2 +10x )

= ( -6 x 4 +12 x 3 -10 x 2 +10x ) · e -2x +1

e-Funktionen ableiten

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= ( -2 x 2 - x ) · e -x und vereinfache:

Lösung einblenden

f(x)= ( -2 x 2 - x ) · e -x

f'(x)= ( -4x -1 ) · e -x + ( -2 x 2 - x ) · e -x · ( -1 )

= ( -4x -1 ) · e -x + ( -2 x 2 - x ) · ( - e -x )

= ( -4x -1 ) · e -x - ( -2 x 2 - x ) · e -x

= e -x · ( 2 x 2 + x -4x -1 )

= e -x · ( 2 x 2 -3x -1 )

= ( 2 x 2 -3x -1 ) · e -x

Ableiten ln-Funktion

Beispiel:

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

Lösung einblenden

f(x)= -4 ln( 3x )

f'(x)= -4 3x · 3

= - 4 x

Ableiten (mit allem) LF

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= x 3 · sin( x 2 ) und vereinfache:

Lösung einblenden

f(x)= x 3 · sin( x 2 )

f'(x)= 3 x 2 · sin( x 2 ) + x 3 · cos( x 2 ) · 2x

= 3 x 2 · sin( x 2 ) + x 3 · 2 cos( x 2 ) x

= 3 x 2 · sin( x 2 ) +2 x 3 cos( x 2 ) x

= 3 x 2 · sin( x 2 ) +2 x 4 · cos( x 2 )

Höhere Ableitungen e-Funkt'n

Beispiel:

Bestimme die 87-te Ableitung der Funktion f(x)= x · e -x .

Lösung einblenden

Wir leiten f einfach mal ein paar mal ab und unteruschen, ob wir ein System erkennen können.

f(x) = x · e -x

f'(x) = 1 · e -x + x · e -x · ( -1 ) = e -x · ( -x +1 )

f''(x) = e -x · ( -1 ) · ( -x +1 ) + e -x · ( -1 +0 ) = - e -x · ( -x +2 )

f'''(x) = - e -x · ( -1 ) · ( -x +2 ) - e -x · ( -1 +0 ) = e -x · ( -x +3 )

f(4)(x) = e -x · ( -1 ) · ( -x +3 ) + e -x · ( -1 +0 ) = - e -x · ( -x +4 )

...

Wir erkennen, dass mit jeder Ableitung die hintere Zahl in der Klammer um 1 wächst. Außerdem ändert sich mit jeder Ableitung das Vorzeichen. Dabei ist der Koeffizient immer bei den geraden Ableitungen negativ, bei den ungeraden positiv .

Somit gilt für die 87-te Ableitung:

f(87)(x) = e -x · ( -x +87 )

typischen Anwendungsterm ableiten

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= 2 ( x -2 ) · e -0,2x +5x und vereinfache:

Lösung einblenden

f(x)= 2 ( x -2 ) · e -0,2x +5x

f'(x)= 2 · ( 1 +0 ) · e -0,2x +2 ( x -2 ) · e -0,2x · ( -0,2 ) +5

= 2 e -0,2x +2 ( x -2 ) · ( -0,2 e -0,2x ) +5

= 2 e -0,2x -0,4 ( x -2 ) · e -0,2x +5

= e -0,2x · ( 2 -0,4x +0,8 ) +5

= 5 + ( -0,4x +2 +0,8 ) · e -0,2x

= 5 + ( -0,4x +2,8 ) · e -0,2x