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Ableiten (ganzrational)

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

f'(x)= -10 x 4 -2 x 2

Ableiten an einem Punkt (nur ganzrational)

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= 3 x 3 +5 und gib die Steigung von f an der Stelle x=0 an:

Lösung einblenden

f(x)= 3 x 3 +5

=>f'(x)= 9 x 2 +0

= 9 x 2

f'(0) = 9 0 2 = 90 = 0

Ableiten nach Umformung

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

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

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

= 3 x 2 - 3 x

= 3 x 2 -3 x -1

Jetzt wird abgeleitet:

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

f'(x)= 6x + 3 x 2

Ableiten mit vorher vereinfachen

Beispiel:

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

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

= 7 x 4 -3 x 3

f'(x)= 28 x 3 -9 x 2

Ableiten ganzrational mit Parameter

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

f'(x)= 5 x 4 -6 t x +5

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 +7x 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 3 x 3 + 5 2 x 2 +7x

f'(x)= x 2 +5x +7

Diese Ableitung muss ja = 1 sein, also setzen wir x 2 +5x +7 = 1.

x 2 +5x +7 = 1 | -1

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 ) +7 = 1

f '( -2 ) = ( -2 ) 2 +5( -2 ) +7 = 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 +7x parallel zur Geraden y = 3x +1 ist.

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

Lösung einblenden

Die Gerade y = 3x +1 hat als Steigung m = 3 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 = 3 gelten.

Zuerst leiten wir mal f(x) ab:

f(x)= 1 2 x 2 +7x

f'(x)= x +7

Diese Ableitung muss ja = 3 sein, also setzen wir x +7 = 3.

x +7 = 3 | -7
x = -4

L={ -4 }

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

f '( -4 ) = -4 +7 = 3

Stelle mit f'(x)=c finden (komplexer)

Beispiel:

Bestimme alle Stellen, an denen die Tangente an den Graph der Funktion f mit f(x)= -5 + 1 2 x · ( x +12 ) parallel zur Geraden y = 3x +1 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) = -5 + 1 2 x · ( x +12 )

= -5 + ( 1 2 x 2 +6x )

= 1 2 x 2 +6x -5

= 1 2 x 2 +6x -5

Die Gerade y = 3x +1 hat als Steigung m = 3 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 = 3 gelten.

Zuerst leiten wir mal f(x) ab:

f(x)= 1 2 x 2 +6x -5

f'(x)= x +6 +0

= x +6

Diese Ableitung muss ja = 3 sein, also setzen wir x +6 +0 = 3.

x +6 = 3 | -6
x = -3

L={ -3 }

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

f '( -3 ) = -3 +6 +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)= 3 x 5 + t x 2 im Punkt (-1|f(-1)) den Wert 19?

Lösung einblenden

f(x)= 3 x 5 + t x 2

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

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

= 15 ( -1 ) 4 +2 t ( -1 )
= 15 -2 t

Dieser Wert soll ja den Wert 19 besitzen, also gilt:

-2t +15 = 19 | -15
-2t = 4 |:(-2 )
t = -2