Aufgabenbeispiele von ganzrational

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Ableiten (ganzrational)

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= - x 3 -5x und vereinfache:

Lösung einblenden

f(x)= - x 3 -5x

f'(x)= -3 x 2 -5

Ableiten an einem Punkt (nur ganzrational)

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= -2 x 3 +3x und gib die Steigung von f an der Stelle x=2 an:

Lösung einblenden

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

=>f'(x)= -6 x 2 +3

f'(2) = -6 2 2 +3 = -64 +3 = -24 +3 = -21

Ableiten nach Umformung

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

f(x)= ( 2 x 3 +3x ) · x

= 2 x 3 · x + 3x · x

= 2 x 4 +3 x 2

Jetzt wird abgeleitet:

f'(x)= 8 x 3 +6x

Ableiten mit vorher vereinfachen

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= -4 x 3 -5 + ( x -1 ) · ( -7x ) 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)= -4 x 3 -5 + ( x -1 ) · ( -7x )

= -4 x 3 -5 + ( -7 x 2 +7x )

= -4 x 3 -7 x 2 +7x -5

f'(x)= -12 x 2 -14x +7

Ableiten ganzrational mit Parameter

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= x 4 +5 t 2 und vereinfache:

Lösung einblenden

f(x)= x 4 +5 t 2

f'(x)= 4 x 3 +0

= 4 x 3

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 den Wert 3 hat, also dass f '(x) = 3 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

f'(x)= x 2 -2x

Diese Ableitung muss ja = 3 sein, also setzen wir x 2 -2x = 3.

x 2 -2x = 3 | -3

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 = 6 2 = 3

x2 = 2 - 16 2 = 2 -4 2 = -2 2 = -1

L={ -1 ; 3 }

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

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

f '( 3 ) = 3 2 -23 = 3

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 +11x parallel zur Geraden y = 2x -4 ist.

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

Lösung einblenden

Die Gerade y = 2x -4 hat als Steigung m = 2 und als y-Achsenabschnitt c = -4 .

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 +11x

f'(x)= x 2 -6x +11

Diese Ableitung muss ja = 2 sein, also setzen wir x 2 -6x +11 = 2.

x 2 -6x +11 = 2 | -2

x 2 -6x +9 = 0

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

x1,2 = +6 ± ( -6 ) 2 -4 · 1 · 9 21

x1,2 = +6 ± 36 -36 2

x1,2 = +6 ± 0 2

Da die Wurzel Null ist, gibt es nur eine Lösung:

x = 6 2 = 3

L={ 3 }

3 ist 2-fache Lösung!

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

f '( 3 ) = 3 2 -63 +11 = 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)= 4 + 1 3 · ( 3( 1 3 x 3 +7 ) ) parallel zur Geraden y = x -5 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) = 4 + 1 3 · ( 3( 1 3 x 3 +7 ) )

= 4 + 1 3 x 3 +7

= 1 3 x 3 +4 +7

= 1 3 x 3 +11

Die Gerade y = x -5 hat als Steigung m = 1 und als y-Achsenabschnitt c = -5 .

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 = 1 gelten.

Zuerst leiten wir mal f(x) ab:

f(x)= 1 3 x 3 +11

f'(x)= x 2 +0

= x 2

Diese Ableitung muss ja = 1 sein, also setzen wir x 2 +0 = 1.

x 2 = 1 | 2
x1 = - 1 = -1
x2 = 1 = 1

L={ -1 ; 1 }

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

f '( -1 ) = ( -1 ) 2 +0 = 1

f '( 1 ) = 1 2 +0 = 1

Ableiten an einem Punkt mit Parameter

Beispiel:

Für welches t hat die Steigung der Tangente an den Graph von f mit f(x)= t x 4 +4 x 2 im Punkt (1|f(1)) den Wert 16?

Lösung einblenden

f(x)= t x 4 +4 x 2

=>f'(x)= 4 t x 3 +8x

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

= 4 t 1 3 +81
= 4 t +8

Dieser Wert soll ja den Wert 16 besitzen, also gilt:

4t +8 = 16 | -8
4t = 8 |:4
t = 2