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Ableiten (ganzrational)

Beispiel:

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

Lösung einblenden

f(x)= x 3 -2

f'(x)= 3 x 2 +0

= 3 x 2

Ableiten an einem Punkt (nur ganzrational)

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= - x 3 -2x und gib die Steigung von f an der Stelle x=1 an:

Lösung einblenden

f(x)= - x 3 -2x

=>f'(x)= -3 x 2 -2

f'(1) = -3 1 2 -2 = -31 -2 = -3 -2 = -5

Ableiten nach Umformung

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

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

= 5 x 2 x + -5x x

= 5x -5

Jetzt wird abgeleitet:

f'(x)= 5

Ableiten mit vorher vereinfachen

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= -3 x 4 -2x + ( x +6 ) · ( -3x -1 ) 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)= -3 x 4 -2x + ( x +6 ) · ( -3x -1 )

= -3 x 4 -2x + ( -3 x 2 -19x -6 )

= -3 x 4 -3 x 2 -2x -19x -6

= -3 x 4 -3 x 2 -21x -6

f'(x)= -12 x 3 -6x -21

Ableiten ganzrational mit Parameter

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= - 1 9 t x 3 -2 t x und vereinfache:

Lösung einblenden

f(x)= - 1 9 t x 3 -2 t x

f'(x)= - 1 3 t x 2 -2 t

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 + x 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 + x

f'(x)= x +1

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

x +1 = 0 | -1
x = -1

L={ -1 }

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

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

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

Lösung einblenden

Die Gerade y = -x +3 hat als Steigung m = -1 und als y-Achsenabschnitt c = 3 .

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 + 1 2 x 2 -3x

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

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

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

x 2 + x -2 = 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 · ( -2 ) 21

x1,2 = -1 ± 1 +8 2

x1,2 = -1 ± 9 2

x1 = -1 + 9 2 = -1 +3 2 = 2 2 = 1

x2 = -1 - 9 2 = -1 -3 2 = -4 2 = -2

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 - ( -2 ) = 1 4 + 2 = 1 4 + 8 4 = 9 4

x1,2 = - 1 2 ± 9 4

x1 = - 1 2 - 3 2 = - 4 2 = -2

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

L={ -2 ; 1 }

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

f '( -2 ) = ( -2 ) 2 -2 -3 = -1

f '( 1 ) = 1 2 +1 -3 = -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)= -5( x -5 ) + 1 6 x 2 · ( 2x +3 ) +4 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( x -5 ) + 1 6 x 2 · ( 2x +3 ) +4

= -5x +25 + ( 1 3 x 3 + 1 2 x 2 ) +4

= 1 3 x 3 + 1 2 x 2 -5x +25 +4

= 1 3 x 3 + 1 2 x 2 -5x +29

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 3 x 3 + 1 2 x 2 -5x +29

f'(x)= x 2 + x -5 +0

= x 2 + x -5

Diese Ableitung muss ja = -3 sein, also setzen wir x 2 + x -5 +0 = -3.

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

x 2 + x -2 = 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 · ( -2 ) 21

x1,2 = -1 ± 1 +8 2

x1,2 = -1 ± 9 2

x1 = -1 + 9 2 = -1 +3 2 = 2 2 = 1

x2 = -1 - 9 2 = -1 -3 2 = -4 2 = -2

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 - ( -2 ) = 1 4 + 2 = 1 4 + 8 4 = 9 4

x1,2 = - 1 2 ± 9 4

x1 = - 1 2 - 3 2 = - 4 2 = -2

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

L={ -2 ; 1 }

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

f '( -2 ) = ( -2 ) 2 -2 -5 +0 = -3

f '( 1 ) = 1 2 +1 -5 +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 4 - x im Punkt (-1|f(-1)) den Wert 15?

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f(x)= t x 4 - x

=>f'(x)= 4 t x 3 -1

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

= 4 t ( -1 ) 3 -1
= -4 t -1

Dieser Wert soll ja den Wert 15 besitzen, also gilt:

-4t -1 = 15 | +1
-4t = 16 |:(-4 )
t = -4