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Ableiten (ganzrational)

Beispiel:

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

Lösung einblenden

f(x)= 1 4 x 4 +4

f'(x)= x 3 +0

= x 3

Ableiten an einem Punkt (nur ganzrational)

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= - x 5 +4 und gib die Steigung von f an der Stelle x=0 an:

Lösung einblenden

f(x)= - x 5 +4

=>f'(x)= -5 x 4 +0

= -5 x 4

f'(0) = -5 0 4 = -50 = 0

Ableiten nach Umformung

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

f(x)= ( -3 x 2 +2 ) · x 3

= -3 x 2 · x 3 + 2 · x 3

= -3 x 5 +2 x 3

Jetzt wird abgeleitet:

f'(x)= -15 x 4 +6 x 2

Ableiten mit vorher vereinfachen

Beispiel:

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

= -6x + ( 4 x 2 -8x ) +4 x 3

= 4 x 3 +4 x 2 -6x -8x

= 4 x 3 +4 x 2 -14x

f'(x)= 12 x 2 +8x -14

Ableiten ganzrational mit Parameter

Beispiel:

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

Lösung einblenden

f(x)= -2 t 2 x 5 - x 4

f'(x)= -10 t 2 x 4 -4 x 3

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 -5x 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 -5x

f'(x)= x -5

Diese Ableitung muss ja = -1 sein, also setzen wir x -5 = -1.

x -5 = -1 | +5
x = 4

L={ 4 }

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

f '( 4 ) = 4 -5 = -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 +2x parallel zur Geraden y = -x +4 ist.

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

Lösung einblenden

Die Gerade y = -x +4 hat als Steigung m = -1 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 = -1 gelten.

Zuerst leiten wir mal f(x) ab:

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

f'(x)= x +2

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

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

L={ -3 }

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

f '( -3 ) = -3 +2 = -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)= 1 6 x 2 · ( 2x +3 ) -5x + ( x +5 ) 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) = 1 6 x 2 · ( 2x +3 ) -5x + ( x +5 )

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

= 1 3 x 3 + 1 2 x 2 -4x +5

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 + 1 2 x 2 -4x +5

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

= x 2 + x -4

Diese Ableitung muss ja = 2 sein, also setzen wir x 2 + x -4 +0 = 2.

x 2 + x -4 = 2 | -2

x 2 + x -6 = 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 · ( -6 ) 21

x1,2 = -1 ± 1 +24 2

x1,2 = -1 ± 25 2

x1 = -1 + 25 2 = -1 +5 2 = 4 2 = 2

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

x1,2 = - 1 2 ± 25 4

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

x2 = - 1 2 + 5 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 -3 -4 +0 = 2

f '( 2 ) = 2 2 +2 -4 +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 5 -2 x 4 im Punkt (-1|f(-1)) den Wert 23?

Lösung einblenden

f(x)= t x 5 -2 x 4

=>f'(x)= 5 t x 4 -8 x 3

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

= 5 t ( -1 ) 4 -8 ( -1 ) 3
= 5 t +8

Dieser Wert soll ja den Wert 23 besitzen, also gilt:

5t +8 = 23 | -8
5t = 15 |:5
t = 3