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Ableiten (ganzrational)

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

f'(x)= -20 x 3 +9 x 2

Ableiten an einem Punkt (nur ganzrational)

Beispiel:

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

Lösung einblenden

f(x)= -3x -3

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

= -3

f'(3) = -3

Ableiten nach Umformung

Beispiel:

Forme zuerst um. Berechne dann die Ableitung von f mit f(x)= ( -5 x 4 -2x ) · x 3 .

Lösung einblenden

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

f(x)= ( -5 x 4 -2x ) · x 3

= -5 x 4 · x 3 -2x · x 3

= -5 x 7 -2 x 4

Jetzt wird abgeleitet:

f'(x)= -35 x 6 -8 x 3

Ableiten mit vorher vereinfachen

Beispiel:

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

= 3 x 2 + ( 4 x 2 -22x +24 )

= 7 x 2 -22x +24

f'(x)= 14x -22

Ableiten ganzrational mit Parameter

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

f'(x)= 4 x 3 + t x +0

= 4 x 3 + t x

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 +3 x 2 +10x den Wert 2 hat, also dass f '(x) = 2 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 +3 x 2 +10x

f'(x)= x 2 +6x +10

Diese Ableitung muss ja = 2 sein, also setzen wir x 2 +6x +10 = 2.

x 2 +6x +10 = 2 | -2

x 2 +6x +8 = 0

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

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

x1,2 = -6 ± 6 2 -4 · 1 · 8 21

x1,2 = -6 ± 36 -32 2

x1,2 = -6 ± 4 2

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

x2 = -6 - 4 2 = -6 -2 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 - 8 = 9 - 8 = 1

x1,2 = -3 ± 1

x1 = -3 - 1 = -4

x2 = -3 + 1 = -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 +6( -4 ) +10 = 2

f '( -2 ) = ( -2 ) 2 +6( -2 ) +10 = 2

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 + x parallel zur Geraden y = 3x +4 ist.

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

Lösung einblenden

Die Gerade y = 3x +4 hat als Steigung m = 3 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 = 3 gelten.

Zuerst leiten wir mal f(x) ab:

f(x)= 1 2 x 2 + x

f'(x)= x +1

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

x +1 = 3 | -1
x = 2

L={ 2 }

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

f '( 2 ) = 2 +1 = 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)= 1 3 x 2 · ( x +3 )+3( x -7 ) - x 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) = 1 3 x 2 · ( x +3 )+3( x -7 ) - x

= 1 3 x 3 + x 2 +3x -21 - x

= 1 3 x 3 + x 2 +3x - x -21

= 1 3 x 3 + x 2 +2x -21

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 + x 2 +2x -21

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

= x 2 +2x +2

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

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

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 ) +2 +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)= x 4 + t x im Punkt (-2|f(-2)) den Wert -27?

Lösung einblenden

f(x)= x 4 + t x

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

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

= 4 ( -2 ) 3 + t
= -32 + t

Dieser Wert soll ja den Wert -27 besitzen, also gilt:

t -32 = -27 | +32
t = 5