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Ableiten (ganzrational)

Beispiel:

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

Lösung einblenden

f(x)= - x 3 +5

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

= -3 x 2

Ableiten an einem Punkt (nur ganzrational)

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= -2 x 2 +5x und gib die Steigung von f an der Stelle x=1 an:

Lösung einblenden

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

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

f'(1) = -4⋅1 +5 = -4 +5 = 1

Ableiten nach Umformung

Beispiel:

Forme zuerst um. Berechne dann die Ableitung von f mit f(x)= ( 2 x 3 -1 ) · x .

Lösung einblenden

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

f(x)= ( 2 x 3 -1 ) · x

= 2 x 3 · x -1 · x

= 2 x 4 - x

Jetzt wird abgeleitet:

f'(x)= 8 x 3 -1

Ableiten mit vorher vereinfachen

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= 6 +3 x 2 + ( x -1 ) · 7 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)= 6 +3 x 2 + ( x -1 ) · 7 x 3

= 6 +3 x 2 + ( 7 x 4 -7 x 3 )

= 7 x 4 -7 x 3 +3 x 2 +6

f'(x)= 28 x 3 -21 x 2 +6x

Ableiten ganzrational mit Parameter

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

f'(x)= -2 t x 3 +0

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

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

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

x 2 +2x -8 = 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 · ( -8 ) 2⋅1

x1,2 = -2 ± 4 +32 2

x1,2 = -2 ± 36 2

x1 = -2 + 36 2 = -2 +6 2 = 4 2 = 2

x2 = -2 - 36 2 = -2 -6 2 = -8 2 = -4

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 - ( -8 ) = 1+ 8 = 9

x1,2 = -1 ± 9

x1 = -1 - 3 = -4

x2 = -1 + 3 = 2

L={ -4 ; 2 }

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

f '( -4 ) = ( -4 ) 2 +2⋅( -4 ) -8 = 0

f '( 2 ) = 2 2 +2⋅2 -8 = 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 +3x parallel zur Geraden y = 1 ist.

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

Lösung einblenden

Die Gerade y = 1 hat als Steigung m = 0 und als y-Achsenabschnitt c = 1 .

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 2 x 2 +3x

f'(x)= x +3

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

x +3 = 0 | -3
x = -3

L={ -3 }

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

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

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 -8 ) -5 parallel zur Geraden y = -3x +5 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 -8 ) -5

= 1 2 x 2 -4x -5

Die Gerade y = -3x +5 hat als Steigung m = -3 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 = -3 gelten.

Zuerst leiten wir mal f(x) ab:

f(x)= 1 2 x 2 -4x -5

f'(x)= x -4 +0

= x -4

Diese Ableitung muss ja = -3 sein, also setzen wir x -4 +0 = -3.

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

L={ 1 }

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

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

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 2 -5x im Punkt (1|f(1)) den Wert -7?

Lösung einblenden

f(x)= t x 2 -5x

=>f'(x)= 2 t x -5

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

= 2 t ⋅1 -5
= 2 t -5

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

2t -5 = -7 | +5
2t = -2 |:2
t = -1