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Ableiten (ganzrational)

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= 1 6 x 3 + 1 6 x 2 und vereinfache:

Lösung einblenden

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

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

Ableiten an einem Punkt (nur ganzrational)

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= 5 x 2 -5 und gib die Steigung von f an der Stelle x=1 an:

Lösung einblenden

f(x)= 5 x 2 -5

=>f'(x)= 10x +0

= 10x

f'(1) = 101 = 10

Ableiten nach Umformung

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

f(x)= ( x 3 +3x ) · x 2

= x 3 · x 2 + 3x · x 2

= x 5 +3 x 3

Jetzt wird abgeleitet:

f'(x)= 5 x 4 +9 x 2

Ableiten mit vorher vereinfachen

Beispiel:

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

= -4 x 5 + ( 3 x 4 -9 x 3 )

f'(x)= -20 x 4 +12 x 3 -27 x 2

Ableiten ganzrational mit Parameter

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

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

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

Beispiel:

Bestimme alle Stellen, an denen die Ableitung der Funktion f mit f(x)= 1 2 x 2 -6x 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 2 x 2 -6x

f'(x)= x -6

Diese Ableitung muss ja = -3 sein, also setzen wir x -6 = -3.

x -6 = -3 | +6
x = 3

L={ 3 }

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

f '( 3 ) = 3 -6 = -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 2 x 2 -5x parallel zur Geraden y = -x -4 ist.

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

Lösung einblenden

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 2 x 2 -5x

f'(x)= x -5

Diese Ableitung muss ja = -1 sein, also setzen wir x -5 = -1.

x -5 = -1 | +5
x = 4

L={ 4 }

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

f '( 4 ) = 4 -5 = -1

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 6 x 2 · ( 2x +15 )+4( x -4 ) +5 parallel zur Geraden y = 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 6 x 2 · ( 2x +15 )+4( x -4 ) +5

= 1 3 x 3 + 5 2 x 2 +4x -16 +5

= 1 3 x 3 + 5 2 x 2 +4x -11

Die Gerade y = 3 hat als Steigung m = 0 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 = 0 gelten.

Zuerst leiten wir mal f(x) ab:

f(x)= 1 3 x 3 + 5 2 x 2 +4x -11

f'(x)= x 2 +5x +4 +0

= x 2 +5x +4

Diese Ableitung muss ja = 0 sein, also setzen wir x 2 +5x +4 +0 = 0.

x 2 +5x +4 = 0

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

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

x1,2 = -5 ± 5 2 -4 · 1 · 4 21

x1,2 = -5 ± 25 -16 2

x1,2 = -5 ± 9 2

x1 = -5 + 9 2 = -5 +3 2 = -2 2 = -1

x2 = -5 - 9 2 = -5 -3 2 = -8 2 = -4

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 = ( 5 2 ) 2 - 4 = 25 4 - 4 = 25 4 - 16 4 = 9 4

x1,2 = - 5 2 ± 9 4

x1 = - 5 2 - 3 2 = - 8 2 = -4

x2 = - 5 2 + 3 2 = - 2 2 = -1

L={ -4 ; -1 }

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

f '( -4 ) = ( -4 ) 2 +5( -4 ) +4 +0 = 0

f '( -1 ) = ( -1 ) 2 +5( -1 ) +4 +0 = 0

Ableiten an einem Punkt mit Parameter

Beispiel:

Für welches t hat die Steigung der Tangente an den Graph von f mit f(x)= -3 x 3 + t x im Punkt (-1|f(-1)) den Wert -8?

Lösung einblenden

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

=>f'(x)= -9 x 2 + t

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

= -9 ( -1 ) 2 + t
= -9 + t

Dieser Wert soll ja den Wert -8 besitzen, also gilt:

t -9 = -8 | +9
t = 1