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cosh
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Tangente anlegen (einfache Funktionen)
Beispiel:
Berechne die Tangentengleichung an den Graphen von f mit an der Stelle x=
Zuerst braucht man die Ableitung von , also
=
Um die Steigung der Tangente zu erhalten, setzen wir den gegebenen x-Wert in die Ableitung ein:
=
Damit wissen wir nun schon, dass die Tangente die Gleichung t: y=
Um noch das c zu bestimmen, brauchen wir einen Punkt, den wir in die Gleichung einsetzen können.
Dazu müssen wir noch den y-Wert des Berührpunkts bestimmen, also
=
=
=
Wir erhalten so also den Punkt B(
Nun setzt man die errechnete Ableitung und die errechneten Punktkoordinaten in eine allgemeine Geradengleichung (y=mx+c) ein:
=
=
= c
also c=
Damit erhält man als Geradengleichung für die Tangente: y=
Tangente anlegen (auch verkettete Fkt'n)
Beispiel:
Berechne die Tangentengleichung an den Graphen von f mit an der Stelle x=:
Zuerst braucht man die Ableitung von , also
=
=
Um die Steigung der Tangente zu erhalten, setzen wir den gegebenen x-Wert in die Ableitung ein:
=
=
Damit wissen wir nun schon, dass die Tangente die Gleichung t: y=
Um noch das c zu bestimmen, brauchen wir einen Punkt, den wir in die Gleichung einsetzen können.
Dazu müssen wir noch den y-Wert des Berührpunkts bestimmen, also
Wir erhalten so also den Punkt B(
Nun setzt man die errechnete Ableitung und die errechneten Punktkoordinaten in eine allgemeine Geradengleichung (y=mx+c) ein:
also c=
Damit erhält man als Geradengleichung für die Tangente: y=
e-Funktionen: Tangente anlegen BF
Beispiel:
Berechne die Tangentengleichung an den Graphen von f mit
Zuerst braucht man die Ableitung von
=
Um die Steigung der Tangente zu erhalten, setzen wir den gegebenen x-Wert in die Ableitung ein:
=
=
=
Damit wissen wir nun schon, dass die Tangente die Gleichung t: y=
Um noch das c zu bestimmen, brauchen wir einen Punkt, den wir in die Gleichung einsetzen können.
Dazu müssen wir noch den y-Wert des Berührpunkts bestimmen, also
Wir erhalten so also den Punkt B(
Nun setzt man die errechnete Ableitung und die errechneten Punktkoordinaten in eine allgemeine Geradengleichung (y=mx+c) ein:
also c=
Damit erhält man als Geradengleichung für die Tangente: y=
e-Funktionen: Tangente anlegen
Beispiel:
Berechne die Tangentengleichung an den Graphen von f mit
Zuerst braucht man die Ableitung von
=
Um die Steigung der Tangente zu erhalten, setzen wir den gegebenen x-Wert in die Ableitung ein:
=
Damit wissen wir nun schon, dass die Tangente die Gleichung t: y=
Um noch das c zu bestimmen, brauchen wir einen Punkt, den wir in die Gleichung einsetzen können.
Dazu müssen wir noch den y-Wert des Berührpunkts bestimmen, also
Wir erhalten so also den Punkt B(
Nun setzt man die errechnete Ableitung und die errechneten Punktkoordinaten in eine allgemeine Geradengleichung (y=mx+c) ein:
also c=
Damit erhält man als Geradengleichung für die Tangente: y=
Normale anlegen
Beispiel:
Berechne die Gleichung der Normalen an den Graphen von f mit
Zuerst braucht man die Ableitung von
=
Um die Steigung der Tangente zu erhalten, setzen wir den gegebenen x-Wert in die Ableitung ein:
=
=
Um mit der Tangentensteigung die Steigung der darauf senkrecht stehenden Normalen zu berechnen, verwenden wir die Beziehung:
mn= -
also mn=
Damit wissen wir nun schon, dass die Normale die Gleichung t: y=
Um noch das c zu bestimmen, brauchen wir einen Punkt, den wir in die Gleichung einsetzen können.
Dazu müssen wir noch den y-Wert des Berührpunkts bestimmen, also
Wir erhalten so also den Punkt B(
Nun setzt man die errechnete Ableitung und die errechneten Punktkoordinaten in eine allgemeine Geradengleichung (y=mx+c) ein:
also c=
Damit erhält man als Geradengleichung für die Normale: y=
Tangente von außen anlegen
Beispiel:
Vom Punkt P(-4|-71) aus sollen Tangenten an den Graphen von f mit
Bestimme alle möglichen Berührpunkte und bestimme (exemplarisch) eine Tangentengleichung an einem dieser Berührpunkte.
Zuerst wird die Ableitung von f berechnet:
Wir kennen den Berührpunkt, in dem die gesuchte Tangente durch P(-4|-71) an das Schaubild von f angelegt wird, nicht. Deswegen nennen wir den x-Wert u. Der Funktionswert ist dann f(u), da der Berührpunkt ja auf dem Schaubild von f liegt. Außerdem muss die Ableitung in u ja gerade die Tangentensteigung sein, da B(u|f(u)) der Berührpunkt ist.
Wir können also P(-4|-71) als (x|y), den Berührpunkt B(u|f(u)) und m=f'(u)=
y=f´(u) ⋅(x-u)+f(u)
einsetzen:
-71 =
Die Lösung der Gleichung:
Lösen mit der a-b-c-Formel (Mitternachtsformel):
eingesetzt in x1,2 =
u1,2 =
u1,2 =
u1,2 =
u1 =
u2 =
Lösen mit der p-q-Formel (x² + px + q = 0):
vor dem Einsetzen in x1,2 =
berechnen wir zuerst die Diskriminante D =
D =
x1,2 =
x1 =
x2 =
L={
Man hat nun also die x-Werte der Berührpunkte. In diesen müssen nun noch Tangenten an den Graphen von f angelegt werden.
An der Stelle x=
- 6
:
Zuerst braucht man die Ableitung von
=
Um die Steigung der Tangente zu erhalten, setzen wir den gegebenen x-Wert in die Ableitung ein:
=
=
Damit wissen wir nun schon, dass die Tangente die Gleichung t: y=
Um noch das c zu bestimmen, brauchen wir einen Punkt, den wir in die Gleichung einsetzen können.
Dazu müssen wir noch den y-Wert des Berührpunkts bestimmen, also
Wir erhalten so also den Punkt B(
Nun setzt man die errechnete Ableitung und die errechneten Punktkoordinaten in eine allgemeine Geradengleichung (y=mx+c) ein:
also c=
Damit erhält man als Geradengleichung für die Tangente: y=
An der Stelle x=
- 2
:
Zuerst braucht man die Ableitung von
=
Um die Steigung der Tangente zu erhalten, setzen wir den gegebenen x-Wert in die Ableitung ein:
=
=
Damit wissen wir nun schon, dass die Tangente die Gleichung t: y=
Um noch das c zu bestimmen, brauchen wir einen Punkt, den wir in die Gleichung einsetzen können.
Dazu müssen wir noch den y-Wert des Berührpunkts bestimmen, also
Wir erhalten so also den Punkt B(
Nun setzt man die errechnete Ableitung und die errechneten Punktkoordinaten in eine allgemeine Geradengleichung (y=mx+c) ein:
also c=
Damit erhält man als Geradengleichung für die Tangente: y=
Tangente von außen Anwendungen
Beispiel:
Ein Snowboarder fährt auf einer Linie, die im Modell durch den Graph der Funktion f mit f(x)=
Zuerst wird die Ableitung von f berechnet:
Wir kennen den Berührpunkt, in dem die gesuchte Tangente durch P(45|0) an das Schaubild von f angelegt wird, nicht. Deswegen nennen wir den x-Wert u. Der Funktionswert ist dann f(u), da der Berührpunkt ja auf dem Schaubild von f liegt. Außerdem muss die Ableitung in u ja gerade die Tangentensteigung sein, da B(u|f(u)) der Berührpunkt ist.
Wir können also P(45|0) als (x|y), den Berührpunkt B(u|f(u)) und m=f'(u)=
y=f´(u) ⋅(x-u)+f(u)
einsetzen:
0 =
Die Lösung der Gleichung:
|
= | |
|
|
|
= |
|
|: |
|
= |
|
L={
Es gibt also genau eine Berührstelle und somit ist x = 23.1 der x-Wert des Punktes im Modell, an dem der Snowboarder bestürtzt ist.
Normale von außen Anwendungen
Beispiel:
Die Gerade durch den Punkt P(1|
Gesucht ist der Kurvenpunkt auf dem Graph von f, dessen Normale durch den Punkt P(1|
3
2
) verläuft.
Zuerst wird die Ableitung von f berechnet:
Wir kennen den Kurvenpunkt von Gf, an dem die gesuchte Normale durch P(1|
Da wir ja aber die Normale und nicht die Tangente suchen, müssen wir den negativen Kehrwert von f'(u) bilden, um die Steigung der Normalen zu erhalten.
mn = -
Wir können also P(1|
y = -
einsetzen:
Die Lösung der Gleichung:
|
= | ||
|
= | ||
|
= |
Ein Produkt ist genau dann =0, wenn mindestens einer der beiden Faktoren =0 ist.
1. Fall:
u1 | = |
2. Fall:
|
= | |
|
|
u2 | = |
|
L={
Man hat nun also die x-Werte der gesuchten Kurvenpunkte. Für die y-Werte muss man eben noch die x-Werte in die Originalfunktion f einsetzen:
f(
f(
Wendetangente Anwendungen
Beispiel:
Der Querschnitt einer Landschaft kann im Talbereich näherungsweise durch die Funktion f mit f(x)=
Bestimme den x-Wert im Modell, an dem man diesen Turm aufstellen muss.
Wir suchen also nach dem Wendepunkt:
Als erstes leitet man die Funktion zwei mal ab.
Die notwendige Bedingung für einen Wendepunkt ist f''(x)=0.
(Wendestellen sind Extremstellen in der Ableitung, also haben Wendepunkten die Steigung 0 in f').
Man setzt nun also die zweite Ableitung gleich 0, um die einzig möglichen x-Werte für Wendepunkte zu bestimmen.
|
= | |
|
|
|
= |
|
|:( |
|
= |
|
Die Lösung x=
Jetzt müssen wir noch die Tangente im Wendepunkt W(
Zuerst braucht man die Ableitung von
Um die Steigung der Tangente zu erhalten, setzen wir den gegebenen x-Wert in die Ableitung ein:
=
=
=
Damit wissen wir nun schon, dass die Tangente die Gleichung t: y=
Um noch das c zu bestimmen, brauchen wir einen Punkt, den wir in die Gleichung einsetzen können.
Dazu müssen wir noch den y-Wert des Berührpunkts bestimmen, also
Wir erhalten so also den Punkt B(
Nun setzt man die errechnete Ableitung und die errechneten Punktkoordinaten in eine allgemeine Geradengleichung (y=mx+c) ein:
also c=
Damit erhält man als Geradengleichung für die Tangente: y=
Jetzt müssen wir ja noch die Tangente mit der anderen Gerade y =
|
= |
|
|
|
|
= |
|
|: |
|
= |
|
Der gesuchte x-Wert (der die Stelle im Modell beschreibt an der der Turm gebaut werden soll) ist somit x ≈ 11.083.
Wendetangente Anwendungen
Beispiel:
Ein Snowboarder fährt bei einem Rennen auf einer Linie, die im Modell durch den Graph der Funktion f mit f(x)=
Wir suchen also nach dem Wendepunkt:
Als erstes leitet man die Funktion zwei mal ab.
=
Die notwendige Bedingung für einen Wendepunkt ist f''(x)=0.
(Wendestellen sind Extremstellen in der Ableitung, also haben Wendepunkten die Steigung 0 in f').
Man setzt nun also die zweite Ableitung gleich 0, um die einzig möglichen x-Werte für Wendepunkte zu bestimmen.
|
= | |
|
|
|
= |
|
|: |
|
= |
|
Die Lösung x=
Jetzt müssen wir noch die Tangente im Wendepunkt W(
Zuerst braucht man die Ableitung von
=
Um die Steigung der Tangente zu erhalten, setzen wir den gegebenen x-Wert in die Ableitung ein:
=
=
=
Damit wissen wir nun schon, dass die Tangente die Gleichung t: y=
Um noch das c zu bestimmen, brauchen wir einen Punkt, den wir in die Gleichung einsetzen können.
Dazu müssen wir noch den y-Wert des Berührpunkts bestimmen, also
Wir erhalten so also den Punkt B(
Nun setzt man die errechnete Ableitung und die errechneten Punktkoordinaten in eine allgemeine Geradengleichung (y=mx+c) ein:
also c=
Damit erhält man als Geradengleichung für die Tangente: y=
Jetzt müssen wir ja noch die Tangente mit der anderen Gerade y = 0 () schneiden, um den gesuchten x-Wert zu erhalten:
|
= | |
|
|
|
= |
|
|:( |
|
= |
|
Der gesuchte x-Wert () ist somit x ≈ 4.7.