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Ableiten (ganzrational)

Beispiel:

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

Lösung einblenden

f(x)= 3 x 5 +4

f'(x)= 15 x 4 +0

= 15 x 4

Ableiten an einem Punkt (nur ganzrational)

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= 2 x 4 +2 x 3 und gib die Steigung von f an der Stelle x=1 an:

Lösung einblenden

f(x)= 2 x 4 +2 x 3

=>f'(x)= 8 x 3 +6 x 2

f'(1) = 8 1 3 +6 1 2 = 81 +61 = 8 +6 = 14

Ableiten nach Umformung

Beispiel:

Forme zuerst um. Berechne dann die Ableitung von f mit f(x)= 3 x 4 -2 x 2 x 3 .

Lösung einblenden

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

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

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

= 3x - 2 x

= 3x -2 x -1

Jetzt wird abgeleitet:

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

f'(x)= 3 + 2 x 2

Ableiten mit vorher vereinfachen

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= -6 + ( x +4 ) · 7x -7 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)= -6 + ( x +4 ) · 7x -7 x 2

= -6 + ( 7 x 2 +28x ) -7 x 2

= 7 x 2 -7 x 2 +28x -6

= 28x -6

f'(x)= 28

Ableiten ganzrational mit Parameter

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= 5 x 3 +3 t x 2 und vereinfache:

Lösung einblenden

f(x)= 5 x 3 +3 t x 2

f'(x)= 15 x 2 +6 t 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 +3x den Wert 2 hat, also dass f '(x) = 2 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 +3x

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

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

x 2 -2x +3 = 2 | -2

x 2 -2x +1 = 0

Lösen mit der a-b-c-Formel (Mitternachtsformel):

eingesetzt in x1,2 = - b ± b 2 -4a · c 2a ergibt:

x1,2 = +2 ± ( -2 ) 2 -4 · 1 · 1 21

x1,2 = +2 ± 4 -4 2

x1,2 = +2 ± 0 2

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

x = 2 2 = 1

Lösen mit der p-q-Formel (x² + px + q = 0):

vor dem Einsetzen in x1,2 = - p 2 ± ( p 2 ) 2 - q
berechnen wir zuerst die Diskriminante D = ( p 2 ) 2 - q :

D = ( -1 ) 2 - 1 = 1 - 1 = 0

Da die Diskriminante D = 0 ist, hat die quadratische Gleichung nur eine Lösunng.

x = 1 ± 0 = 1

L={ 1 }

1 ist 2-fache Lösung!

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

f '( 1 ) = 1 2 -21 +3 = 2

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

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

Lösung einblenden

Die Gerade y = -2 hat als Steigung m = 0 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 = 0 gelten.

Zuerst leiten wir mal f(x) ab:

f(x)= 1 2 x 2 +4x

f'(x)= x +4

Diese Ableitung muss ja = 0 sein, also setzen wir x +4 = 0.

x +4 = 0 | -4
x = -4

L={ -4 }

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

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

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

Beispiel:

Bestimme alle Stellen, an denen die Tangente an den Graph der Funktion f mit f(x)= -5( x -6 ) + 1 3 x 2 · ( x -3 ) -2x parallel zur Geraden y = x +4 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) = -5( x -6 ) + 1 3 x 2 · ( x -3 ) -2x

= -5x +30 + ( 1 3 x 3 - x 2 ) -2x

= 1 3 x 3 - x 2 -5x -2x +30

= 1 3 x 3 - x 2 -7x +30

Die Gerade y = x +4 hat als Steigung m = 1 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 = 1 gelten.

Zuerst leiten wir mal f(x) ab:

f(x)= 1 3 x 3 - x 2 -7x +30

f'(x)= x 2 -2x -7 +0

= x 2 -2x -7

Diese Ableitung muss ja = 1 sein, also setzen wir x 2 -2x -7 +0 = 1.

x 2 -2x -7 = 1 | -1

x 2 -2x -8 = 0

Lösen mit der a-b-c-Formel (Mitternachtsformel):

eingesetzt in x1,2 = - b ± b 2 -4a · c 2a ergibt:

x1,2 = +2 ± ( -2 ) 2 -4 · 1 · ( -8 ) 21

x1,2 = +2 ± 4 +32 2

x1,2 = +2 ± 36 2

x1 = 2 + 36 2 = 2 +6 2 = 8 2 = 4

x2 = 2 - 36 2 = 2 -6 2 = -4 2 = -2

Lösen mit der p-q-Formel (x² + px + q = 0):

vor dem Einsetzen in x1,2 = - p 2 ± ( p 2 ) 2 - q
berechnen wir zuerst die Diskriminante D = ( p 2 ) 2 - q :

D = ( -1 ) 2 - ( -8 ) = 1+ 8 = 9

x1,2 = 1 ± 9

x1 = 1 - 3 = -2

x2 = 1 + 3 = 4

L={ -2 ; 4 }

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

f '( -2 ) = ( -2 ) 2 -2( -2 ) -7 +0 = 1

f '( 4 ) = 4 2 -24 -7 +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 - x 2 im Punkt (1|f(1)) den Wert -10?

Lösung einblenden

f(x)= t x 4 - x 2

=>f'(x)= 4 t x 3 -2x

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

= 4 t 1 3 -21
= 4 t -2

Dieser Wert soll ja den Wert -10 besitzen, also gilt:

4t -2 = -10 | +2
4t = -8 |:4
t = -2