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Ableiten (ganzrational)

Beispiel:

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

Lösung einblenden

f(x)= -3 x 4 +2

f'(x)= -12 x 3 +0

= -12 x 3

Ableiten an einem Punkt (nur ganzrational)

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= -5 x 5 -5 x 2 und gib die Steigung von f an der Stelle x=0 an:

Lösung einblenden

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

=>f'(x)= -25 x 4 -10x

f'(0) = -25 0 4 -100 = -250 +0 = 0

Ableiten nach Umformung

Beispiel:

Forme zuerst um. Berechne dann die Ableitung von f mit f(x)= -5 x 3 -5 x 2 x 3 .

Lösung einblenden

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

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

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

= -5 - 5 x

= -5 -5 x -1

Jetzt wird abgeleitet:

f'(x) = 5 x -2

f'(x)= 5 x 2

Ableiten mit vorher vereinfachen

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= -6 x 5 + ( x -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)= -6 x 5 + ( x -3 ) · ( -x -4 )

= -6 x 5 + ( - x 2 - x +12 )

f'(x)= -30 x 4 -2x -1

Ableiten ganzrational mit Parameter

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= 1 5 t 2 x 5 - t 2 x 3 und vereinfache:

Lösung einblenden

f(x)= 1 5 t 2 x 5 - t 2 x 3

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

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 +4x 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 + 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 +2( -1 ) +4 = 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 + 3 2 x 2 -5x parallel zur Geraden y = -x +2 ist.

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

Lösung einblenden

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 + 3 2 x 2 -5x

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

Diese Ableitung muss ja = -1 sein, also setzen wir x 2 +3x -5 = -1.

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

x 2 +3x -4 = 0

Lösen mit der a-b-c-Formel (Mitternachtsformel):

eingesetzt in x1,2 = - b ± b 2 -4a · c 2a ergibt:

x1,2 = -3 ± 3 2 -4 · 1 · ( -4 ) 21

x1,2 = -3 ± 9 +16 2

x1,2 = -3 ± 25 2

x1 = -3 + 25 2 = -3 +5 2 = 2 2 = 1

x2 = -3 - 25 2 = -3 -5 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 = ( 3 2 ) 2 - ( -4 ) = 9 4 + 4 = 9 4 + 16 4 = 25 4

x1,2 = - 3 2 ± 25 4

x1 = - 3 2 - 5 2 = - 8 2 = -4

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

L={ -4 ; 1 }

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

f '( -4 ) = ( -4 ) 2 +3( -4 ) -5 = -1

f '( 1 ) = 1 2 +31 -5 = -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)= 2 + 1 3 x · ( x 2 -33 ) parallel zur Geraden y = -2x -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) = 2 + 1 3 x · ( x 2 -33 )

= 2 + ( 1 3 x 3 -11x )

= 1 3 x 3 -11x +2

= 1 3 x 3 -11x +2

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 3 x 3 -11x +2

f'(x)= x 2 -11 +0

= x 2 -11

Diese Ableitung muss ja = -2 sein, also setzen wir x 2 -11 +0 = -2.

x 2 -11 = -2 | +11
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 -11 +0 = -2

f '( 3 ) = 3 2 -11 +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)= x 6 + t x im Punkt (1|f(1)) den Wert 2?

Lösung einblenden

f(x)= x 6 + t x

=>f'(x)= 6 x 5 + t

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

= 6 1 5 + t
= 6 + t

Dieser Wert soll ja den Wert 2 besitzen, also gilt:

t +6 = 2 | -6
t = -4