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Ableiten (ganzrational)

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= -5 x 3 +1 und vereinfache:

Lösung einblenden

f(x)= -5 x 3 +1

f'(x)= -15 x 2 +0

= -15 x 2

Ableiten an einem Punkt (nur ganzrational)

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= - x 4 -5 x 3 und gib die Steigung von f an der Stelle x=3 an:

Lösung einblenden

f(x)= - x 4 -5 x 3

=>f'(x)= -4 x 3 -15 x 2

f'(3) = -4 3 3 -15 3 2 = -427 -159 = -108 -135 = -243

Ableiten nach Umformung

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

f(x)= ( -2 x 3 +4 ) · x 2

= -2 x 3 · x 2 + 4 · x 2

= -2 x 5 +4 x 2

Jetzt wird abgeleitet:

f'(x)= -10 x 4 +8x

Ableiten mit vorher vereinfachen

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= - x 3 +8 + ( x -5 ) · ( 2x -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 3 +8 + ( x -5 ) · ( 2x -1 )

= - x 3 +8 + ( 2 x 2 -11x +5 )

= - x 3 +2 x 2 -11x +8 +5

= - x 3 +2 x 2 -11x +13

f'(x)= -3 x 2 +4x -11

Ableiten ganzrational mit Parameter

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= - 2 9 t x 3 -2x und vereinfache:

Lösung einblenden

f(x)= - 2 9 t x 3 -2x

f'(x)= - 2 3 t x 2 -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 - 1 2 x 2 -5x 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 3 x 3 - 1 2 x 2 -5x

f'(x)= x 2 - x -5

Diese Ableitung muss ja = -3 sein, also setzen wir x 2 - x -5 = -3.

x 2 - x -5 = -3 | +3

x 2 - x -2 = 0

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

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

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

x1,2 = +1 ± 1 +8 2

x1,2 = +1 ± 9 2

x1 = 1 + 9 2 = 1 +3 2 = 4 2 = 2

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

x1,2 = 1 2 ± 9 4

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

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

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

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

Lösung einblenden

Die Gerade y = -x -3 hat als Steigung m = -1 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 = -1 gelten.

Zuerst leiten wir mal f(x) ab:

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

f'(x)= x +3

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

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

L={ -4 }

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

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

= -4 + ( 1 3 x 3 - x 2 ) -3x +12

= 1 3 x 3 - x 2 -3x -4 +12

= 1 3 x 3 - x 2 -3x +8

Die Gerade y = 4 hat als Steigung m = 0 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 = 0 gelten.

Zuerst leiten wir mal f(x) ab:

f(x)= 1 3 x 3 - x 2 -3x +8

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

= x 2 -2x -3

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

x 2 -2x -3 = 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 · ( -3 ) 21

x1,2 = +2 ± 4 +12 2

x1,2 = +2 ± 16 2

x1 = 2 + 16 2 = 2 +4 2 = 6 2 = 3

x2 = 2 - 16 2 = 2 -4 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 = ( -1 ) 2 - ( -3 ) = 1+ 3 = 4

x1,2 = 1 ± 4

x1 = 1 - 2 = -1

x2 = 1 + 2 = 3

L={ -1 ; 3 }

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

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

f '( 3 ) = 3 2 -23 -3 +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)= t x 4 +5x im Punkt (2|f(2)) den Wert -91?

Lösung einblenden

f(x)= t x 4 +5x

=>f'(x)= 4 t x 3 +5

Jetzt setzen wir x = 2 in die Ableitungsfunktion f' ein:

= 4 t 2 3 +5
= 32 t +5

Dieser Wert soll ja den Wert -91 besitzen, also gilt:

32t +5 = -91 | -5
32t = -96 |:32
t = -3