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Ableiten (ganzrational)

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= - 4 15 x 5 +2 x 2 und vereinfache:

Lösung einblenden

f(x)= - 4 15 x 5 +2 x 2

f'(x)= - 4 3 x 4 +4x

Ableiten an einem Punkt (nur ganzrational)

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= -2 x 4 -2 und gib die Steigung von f an der Stelle x=0 an:

Lösung einblenden

f(x)= -2 x 4 -2

=>f'(x)= -8 x 3 +0

= -8 x 3

f'(0) = -8 0 3 = -80 = 0

Ableiten nach Umformung

Beispiel:

Forme zuerst um. Berechne dann die Ableitung von f mit f(x)= ( -5 x 2 +3x ) · x .

Lösung einblenden

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

f(x)= ( -5 x 2 +3x ) · x

= -5 x 2 · x + 3x · x

= -5 x 3 +3 x 2

Jetzt wird abgeleitet:

f'(x)= -15 x 2 +6x

Ableiten mit vorher vereinfachen

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= 5x -3 x 2 + ( x +6 ) · 4x 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)= 5x -3 x 2 + ( x +6 ) · 4x

= 5x -3 x 2 + ( 4 x 2 +24x )

= -3 x 2 +4 x 2 +5x +24x

= x 2 +29x

f'(x)= 2x +29

Ableiten ganzrational mit Parameter

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= 1 6 t 2 x 3 + 1 2 x -4 und vereinfache:

Lösung einblenden

f(x)= 1 6 t 2 x 3 + 1 2 x -4

f'(x)= 1 2 t 2 x 2 + 1 2 +0

= 1 2 t 2 x 2 + 1 2

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 -2 x 2 +3x den Wert -1 hat, also dass f '(x) = -1 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 -2 x 2 +3x

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

Diese Ableitung muss ja = -1 sein, also setzen wir x 2 -4x +3 = -1.

x 2 -4x +3 = -1 | +1

x 2 -4x +4 = 0

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

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

x1,2 = +4 ± ( -4 ) 2 -4 · 1 · 4 21

x1,2 = +4 ± 16 -16 2

x1,2 = +4 ± 0 2

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

x = 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 = ( -2 ) 2 - 4 = 4 - 4 = 0

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

x = 2 ± 0 = 2

L={ 2 }

2 ist 2-fache Lösung!

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

f '( 2 ) = 2 2 -42 +3 = -1

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 = -3x -1 ist.

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

Lösung einblenden

Die Gerade y = -3x -1 hat als Steigung m = -3 und als y-Achsenabschnitt c = -1 .

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 = -3 gelten.

Zuerst leiten wir mal f(x) ab:

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

f'(x)= x -4

Diese Ableitung muss ja = -3 sein, also setzen wir x -4 = -3.

x -4 = -3 | +4
x = 1

L={ 1 }

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

f '( 1 ) = 1 -4 = -3

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

Beispiel:

Bestimme alle Stellen, an denen die Tangente an den Graph der Funktion f mit f(x)= 4x + 1 6 x 2 · ( 2x -9 ) - ( x -2 ) parallel zur Geraden y = x +2 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) = 4x + 1 6 x 2 · ( 2x -9 ) - ( x -2 )

= 4x + ( 1 3 x 3 - 3 2 x 2 ) - x +2

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

= 1 3 x 3 - 3 2 x 2 +3x +2

Die Gerade y = x +2 hat als Steigung m = 1 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 = 1 gelten.

Zuerst leiten wir mal f(x) ab:

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

f'(x)= x 2 -3x +3 +0

= x 2 -3x +3

Diese Ableitung muss ja = 1 sein, also setzen wir x 2 -3x +3 +0 = 1.

x 2 -3x +3 = 1 | -1

x 2 -3x +2 = 0

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

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

x1,2 = +3 ± ( -3 ) 2 -4 · 1 · 2 21

x1,2 = +3 ± 9 -8 2

x1,2 = +3 ± 1 2

x1 = 3 + 1 2 = 3 +1 2 = 4 2 = 2

x2 = 3 - 1 2 = 3 -1 2 = 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 = ( - 3 2 ) 2 - 2 = 9 4 - 2 = 9 4 - 8 4 = 1 4

x1,2 = 3 2 ± 1 4

x1 = 3 2 - 1 2 = 2 2 = 1

x2 = 3 2 + 1 2 = 4 2 = 2

L={ 1 ; 2 }

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

f '( 1 ) = 1 2 -31 +3 +0 = 1

f '( 2 ) = 2 2 -32 +3 +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)= 2 x 4 + t x 3 im Punkt (1|f(1)) den Wert 17?

Lösung einblenden

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

=>f'(x)= 8 x 3 +3 t x 2

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

= 8 1 3 +3 t 1 2
= 8 +3 t

Dieser Wert soll ja den Wert 17 besitzen, also gilt:

3t +8 = 17 | -8
3t = 9 |:3
t = 3