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Ableiten (ganzrational)

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

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

Ableiten an einem Punkt (nur ganzrational)

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

=>f'(x)= -20 x 3 -3 x 2

f'(3) = -20 3 3 -3 3 2 = -2027 -39 = -540 -27 = -567

Ableiten nach Umformung

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

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

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

= -x -2

Jetzt wird abgeleitet:

f'(x)= -1

Ableiten mit vorher vereinfachen

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= -x + ( x -7 ) · ( 6x -6 ) +3 x 4 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 + ( x -7 ) · ( 6x -6 ) +3 x 4

= -x + ( 6 x 2 -48x +42 ) +3 x 4

= 3 x 4 +6 x 2 - x -48x +42

= 3 x 4 +6 x 2 -49x +42

f'(x)= 12 x 3 +12x -49

Ableiten ganzrational mit Parameter

Beispiel:

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

Lösung einblenden

f(x)= - x 4 - 1 3 t x 3

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

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 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 2 x 2 - x

f'(x)= x -1

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

x -1 = 1 | +1
x = 2

L={ 2 }

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

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

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

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

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

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 +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)= 4 + 1 3 x · ( x 2 -24 ) 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) = 4 + 1 3 x · ( x 2 -24 )

= 4 + ( 1 3 x 3 -8x )

= 1 3 x 3 -8x +4

= 1 3 x 3 -8x +4

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 -8x +4

f'(x)= x 2 -8 +0

= x 2 -8

Diese Ableitung muss ja = 1 sein, also setzen wir x 2 -8 +0 = 1.

x 2 -8 = 1 | +8
x 2 = 9 | 2
x1 = - 9 = -3
x2 = 9 = 3

L={ -3 ; 3 }

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

f '( -3 ) = ( -3 ) 2 -8 +0 = 1

f '( 3 ) = 3 2 -8 +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 5 -3x im Punkt (2|f(2)) den Wert 397?

Lösung einblenden

f(x)= t x 5 -3x

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

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

= 5 t 2 4 -3
= 80 t -3

Dieser Wert soll ja den Wert 397 besitzen, also gilt:

80t -3 = 397 | +3
80t = 400 |:80
t = 5