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Ableiten (ganzrational)

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= -2 x 5 - 4 3 x 3 und vereinfache:

Lösung einblenden

f(x)= -2 x 5 - 4 3 x 3

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

Ableiten an einem Punkt (nur ganzrational)

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= 5 x 5 + x 4 und gib die Steigung von f an der Stelle x=-1 an:

Lösung einblenden

f(x)= 5 x 5 + x 4

=>f'(x)= 25 x 4 +4 x 3

f'(-1) = 25 ( -1 ) 4 +4 ( -1 ) 3 = 251 +4( -1 ) = 25 -4 = 21

Ableiten nach Umformung

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

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

= - x 2 x + -4x x

= -x -4

Jetzt wird abgeleitet:

f'(x)= -1

Ableiten mit vorher vereinfachen

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= ( x +4 ) · ( -7x +3 ) -7 x 5 -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)= ( x +4 ) · ( -7x +3 ) -7 x 5 -3

= -7 x 2 -25x +12 -7 x 5 -3

= -7 x 5 -7 x 2 -25x +12 -3

= -7 x 5 -7 x 2 -25x +9

f'(x)= -35 x 4 -14x -25

Ableiten ganzrational mit Parameter

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= 3 5 x 5 - 3 8 x 4 -4 t x und vereinfache:

Lösung einblenden

f(x)= 3 5 x 5 - 3 8 x 4 -4 t x

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

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 +2 x 2 +4x 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 +2 x 2 +4x

f'(x)= x 2 +4x +4

Diese Ableitung muss ja = 1 sein, also setzen wir x 2 +4x +4 = 1.

x 2 +4x +4 = 1 | -1

x 2 +4x +3 = 0

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

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

x1,2 = -4 ± 4 2 -4 · 1 · 3 21

x1,2 = -4 ± 16 -12 2

x1,2 = -4 ± 4 2

x1 = -4 + 4 2 = -4 +2 2 = -2 2 = -1

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

x1,2 = -2 ± 1

x1 = -2 - 1 = -3

x2 = -2 + 1 = -1

L={ -3 ; -1 }

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

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

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

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

Lösung einblenden

Die Gerade y = 3x -2 hat als Steigung m = 3 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 = 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 = 4

L={ 4 }

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

f '( 4 ) = 4 -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)= 3 + 1 3 x 2 · ( x +6 )+5( x -5 ) parallel zur Geraden y = x -2 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) = 3 + 1 3 x 2 · ( x +6 )+5( x -5 )

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

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

= 1 3 x 3 +2 x 2 +5x -22

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 +2 x 2 +5x -22

f'(x)= x 2 +4x +5 +0

= x 2 +4x +5

Diese Ableitung muss ja = 1 sein, also setzen wir x 2 +4x +5 +0 = 1.

x 2 +4x +5 = 1 | -1

x 2 +4x +4 = 0

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

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

x1,2 = -4 ± 4 2 -4 · 1 · 4 21

x1,2 = -4 ± 16 -16 2

x1,2 = -4 ± 0 2

Da die Wurzel Null ist, gibt es nur eine Lösung:

x = -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 = 2 2 - 4 = 4 - 4 = 0

Da die Diskriminante D = 0 ist, hat die quadratische Gleichung nur eine Lösunng.

x = -2 ± 0 = -2

L={ -2 }

-2 ist 2-fache Lösung!

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

f '( -2 ) = ( -2 ) 2 +4( -2 ) +5 +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)= t x 2 - x im Punkt (1|f(1)) den Wert 9?

Lösung einblenden

f(x)= t x 2 - x

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

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

= 2 t 1 -1
= 2 t -1

Dieser Wert soll ja den Wert 9 besitzen, also gilt:

2t -1 = 9 | +1
2t = 10 |:2
t = 5