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Ableiten (ganzrational)

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= 5 x 5 -2 x 3 und vereinfache:

Lösung einblenden

f(x)= 5 x 5 -2 x 3

f'(x)= 25 x 4 -6 x 2

Ableiten an einem Punkt (nur ganzrational)

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= -3 x 3 +4 x 2 und gib die Steigung von f an der Stelle x=0 an:

Lösung einblenden

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

=>f'(x)= -9 x 2 +8x

f'(0) = -9 0 2 +80 = -90 +0 = 0

Ableiten nach Umformung

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

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

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

= 3x -2

Jetzt wird abgeleitet:

f'(x)= 3

Ableiten mit vorher vereinfachen

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= ( x -7 ) · ( -7x +1 ) -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 -7 ) · ( -7x +1 ) -3 x 4

= -7 x 2 +50x -7 -3 x 4

= -3 x 4 -7 x 2 +50x -7

f'(x)= -12 x 3 -14x +50

Ableiten ganzrational mit Parameter

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

f'(x)= 8 x 3 + 3 2 t x 2 -4 t x

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 + 5 2 x 2 +9x 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 + 5 2 x 2 +9x

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

Diese Ableitung muss ja = 3 sein, also setzen wir x 2 +5x +9 = 3.

x 2 +5x +9 = 3 | -3

x 2 +5x +6 = 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 · 6 21

x1,2 = -5 ± 25 -24 2

x1,2 = -5 ± 1 2

x1 = -5 + 1 2 = -5 +1 2 = -4 2 = -2

x2 = -5 - 1 2 = -5 -1 2 = -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 = ( 5 2 ) 2 - 6 = 25 4 - 6 = 25 4 - 24 4 = 1 4

x1,2 = - 5 2 ± 1 4

x1 = - 5 2 - 1 2 = - 6 2 = -3

x2 = - 5 2 + 1 2 = - 4 2 = -2

L={ -3 ; -2 }

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

f '( -3 ) = ( -3 ) 2 +5( -3 ) +9 = 3

f '( -2 ) = ( -2 ) 2 +5( -2 ) +9 = 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 3 x 3 -2 x 2 +6x parallel zur Geraden y = 2x +3 ist.

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

Lösung einblenden

Die Gerade y = 2x +3 hat als Steigung m = 2 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 = 2 gelten.

Zuerst leiten wir mal f(x) ab:

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

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

Diese Ableitung muss ja = 2 sein, also setzen wir x 2 -4x +6 = 2.

x 2 -4x +6 = 2 | -2

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 +6 = 2

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

= 1 2 x 2 + x -3

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 2 x 2 + x -3

f'(x)= x +1 +0

= x +1

Diese Ableitung muss ja = -1 sein, also setzen wir x +1 +0 = -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 +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 3 +5x im Punkt (2|f(2)) den Wert -7?

Lösung einblenden

f(x)= t x 3 +5x

=>f'(x)= 3 t x 2 +5

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

= 3 t 2 2 +5
= 12 t +5

Dieser Wert soll ja den Wert -7 besitzen, also gilt:

12t +5 = -7 | -5
12t = -12 |:12
t = -1