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Ableiten (ganzrational)

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= 1 12 x 4 -3 und vereinfache:

Lösung einblenden

f(x)= 1 12 x 4 -3

f'(x)= 1 3 x 3 +0

= 1 3 x 3

Ableiten an einem Punkt (nur ganzrational)

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= 5 x 5 +5 x 3 und gib die Steigung von f an der Stelle x=3 an:

Lösung einblenden

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

=>f'(x)= 25 x 4 +15 x 2

f'(3) = 25 3 4 +15 3 2 = 2581 +159 = 2025 +135 = 2160

Ableiten nach Umformung

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

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

= - x 4 x 2 + 2x x 2

= - x 2 + 2 x

= - x 2 +2 x -1

Jetzt wird abgeleitet:

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

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

Ableiten mit vorher vereinfachen

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= ( x -5 ) · ( -5x +6 ) +2 x 3 -1 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)= ( x -5 ) · ( -5x +6 ) +2 x 3 -1

= -5 x 2 +31x -30 +2 x 3 -1

= 2 x 3 -5 x 2 +31x -30 -1

= 2 x 3 -5 x 2 +31x -31

f'(x)= 6 x 2 -10x +31

Ableiten ganzrational mit Parameter

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= 3 10 t x 5 +3 x 3 - t x und vereinfache:

Lösung einblenden

f(x)= 3 10 t x 5 +3 x 3 - t x

f'(x)= 3 2 t x 4 +9 x 2 - t

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 - x 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 2 x 2 - x

f'(x)= x -1

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

x -1 = 2 | +1
x = 3

L={ 3 }

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

f '( 3 ) = 3 -1 = 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 3 x 3 -3 x 2 +6x parallel zur Geraden y = -3x -4 ist.

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

Lösung einblenden

Die Gerade y = -3x -4 hat als Steigung m = -3 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 = -3 gelten.

Zuerst leiten wir mal f(x) ab:

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

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

Diese Ableitung muss ja = -3 sein, also setzen wir x 2 -6x +6 = -3.

x 2 -6x +6 = -3 | +3

x 2 -6x +9 = 0

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

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

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

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 - 9 = 9 - 9 = 0

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

x = 3 ± 0 = 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 +6 = -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)= 6( x +3 ) +2 + 1 3 x 2 · ( x +9 ) parallel zur Geraden y = -2x -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) = 6( x +3 ) +2 + 1 3 x 2 · ( x +9 )

= 6x +18 +2 + ( 1 3 x 3 +3 x 2 )

= 1 3 x 3 +3 x 2 +6x +18 +2

= 1 3 x 3 +3 x 2 +6x +20

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 +6x +20

f'(x)= x 2 +6x +6 +0

= x 2 +6x +6

Diese Ableitung muss ja = -2 sein, also setzen wir x 2 +6x +6 +0 = -2.

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

x 2 +6x +8 = 0

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

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

x1,2 = -6 ± 6 2 -4 · 1 · 8 21

x1,2 = -6 ± 36 -32 2

x1,2 = -6 ± 4 2

x1 = -6 + 4 2 = -6 +2 2 = -4 2 = -2

x2 = -6 - 4 2 = -6 -2 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 = 3 2 - 8 = 9 - 8 = 1

x1,2 = -3 ± 1

x1 = -3 - 1 = -4

x2 = -3 + 1 = -2

L={ -4 ; -2 }

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

f '( -4 ) = ( -4 ) 2 +6( -4 ) +6 +0 = -2

f '( -2 ) = ( -2 ) 2 +6( -2 ) +6 +0 = -2

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 2 -2x im Punkt (-1|f(-1)) den Wert 6?

Lösung einblenden

f(x)= t x 2 -2x

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

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

= 2 t ( -1 ) -2
= -2 t -2

Dieser Wert soll ja den Wert 6 besitzen, also gilt:

-2t -2 = 6 | +2
-2t = 8 |:(-2 )
t = -4