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Ableiten (ganzrational)

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

f'(x)= -16 x 3 +3

Ableiten an einem Punkt (nur ganzrational)

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= x 4 + x und gib die Steigung von f an der Stelle x=-1 an:

Lösung einblenden

f(x)= x 4 + x

=>f'(x)= 4 x 3 +1

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

Ableiten nach Umformung

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

f(x)= 3 x 2 -4 x

= 3 x 2 x + -4 x

= 3x - 4 x

= 3x -4 x -1

Jetzt wird abgeleitet:

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

f'(x)= 3 + 4 x 2

Ableiten mit vorher vereinfachen

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= -3x + ( x -5 ) · 7 x 3 +8 x 5 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)= -3x + ( x -5 ) · 7 x 3 +8 x 5

= -3x + ( 7 x 4 -35 x 3 ) +8 x 5

= 8 x 5 +7 x 4 -35 x 3 -3x

f'(x)= 40 x 4 +28 x 3 -105 x 2 -3

Ableiten ganzrational mit Parameter

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= - x 5 +3 t x 4 und vereinfache:

Lösung einblenden

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

f'(x)= -5 x 4 +12 t 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 +2x den Wert 0 hat, also dass f '(x) = 0 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 +2x

f'(x)= x +2

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

x +2 = 0 | -2
x = -2

L={ -2 }

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

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

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 +6x parallel zur Geraden y = 2x -5 ist.

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

Lösung einblenden

Die Gerade y = 2x -5 hat als Steigung m = 2 und als y-Achsenabschnitt c = -5 .

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 2 x 2 +6x

f'(x)= x +6

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

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

L={ -4 }

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

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

= x + ( 1 3 x 3 +2 x 2 ) +3x -9

= 1 3 x 3 +2 x 2 + x +3x -9

= 1 3 x 3 +2 x 2 +4x -9

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 3 x 3 +2 x 2 +4x -9

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

= x 2 +4x +4

Diese Ableitung muss ja = 1 sein, also setzen wir x 2 +4x +4 +0 = 1.

x 2 +4x +4 = 1 | -1

x 2 +4x +3 = 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 · 3 21

x1,2 = -4 ± 16 -12 2

x1,2 = -4 ± 4 2

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

x2 = -4 - 4 2 = -4 -2 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 = 2 2 - 3 = 4 - 3 = 1

x1,2 = -2 ± 1

x1 = -2 - 1 = -3

x2 = -2 + 1 = -1

L={ -3 ; -1 }

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

f '( -3 ) = ( -3 ) 2 +4( -3 ) +4 +0 = 1

f '( -1 ) = ( -1 ) 2 +4( -1 ) +4 +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 4 +5 x 3 im Punkt (2|f(2)) den Wert -36?

Lösung einblenden

f(x)= t x 4 +5 x 3

=>f'(x)= 4 t x 3 +15 x 2

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

= 4 t 2 3 +15 2 2
= 32 t +60

Dieser Wert soll ja den Wert -36 besitzen, also gilt:

32t +60 = -36 | -60
32t = -96 |:32
t = -3