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Ableiten (ganzrational)

Beispiel:

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

Lösung einblenden

f(x)= -4 x 3 +3

f'(x)= -12 x 2 +0

= -12 x 2

Ableiten an einem Punkt (nur ganzrational)

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= 2 x 5 +3 x 3 und gib die Steigung von f an der Stelle x=1 an:

Lösung einblenden

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

=>f'(x)= 10 x 4 +9 x 2

f'(1) = 10 1 4 +9 1 2 = 101 +91 = 10 +9 = 19

Ableiten nach Umformung

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

f(x)= ( 4 x 3 -4x ) · x 3

= 4 x 3 · x 3 -4x · x 3

= 4 x 6 -4 x 4

Jetzt wird abgeleitet:

f'(x)= 24 x 5 -16 x 3

Ableiten mit vorher vereinfachen

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= ( x -4 ) · ( -5 x 2 ) -2 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)= ( x -4 ) · ( -5 x 2 ) -2 x 4

= -5 x 3 +20 x 2 -2 x 4

= -2 x 4 -5 x 3 +20 x 2

f'(x)= -8 x 3 -15 x 2 +40x

Ableiten ganzrational mit Parameter

Beispiel:

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

Lösung einblenden

f(x)= x 3 - t

f'(x)= 3 x 2 +0

= 3 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 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 3 x 3 - x

f'(x)= x 2 -1

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

x 2 -1 = 0 | +1
x 2 = 1 | 2
x1 = - 1 = -1
x2 = 1 = 1

L={ -1 ; 1 }

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

f '( -1 ) = ( -1 ) 2 -1 = 0

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

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

Lösung einblenden

Die Gerade y = -x +5 hat als Steigung m = -1 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 = -1 gelten.

Zuerst leiten wir mal f(x) ab:

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

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

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

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

x 2 + x -6 = 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 · ( -6 ) 21

x1,2 = -1 ± 1 +24 2

x1,2 = -1 ± 25 2

x1 = -1 + 25 2 = -1 +5 2 = 4 2 = 2

x2 = -1 - 25 2 = -1 -5 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 = ( 1 2 ) 2 - ( -6 ) = 1 4 + 6 = 1 4 + 24 4 = 25 4

x1,2 = - 1 2 ± 25 4

x1 = - 1 2 - 5 2 = - 6 2 = -3

x2 = - 1 2 + 5 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 -3 -7 = -1

f '( 2 ) = 2 2 +2 -7 = -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)= 1 2 x · ( x +2 ) -1 parallel zur Geraden y = -2x -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) = 1 2 x · ( x +2 ) -1

= 1 2 x 2 + x -1

Die Gerade y = -2x -2 hat als Steigung m = -2 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 = -2 gelten.

Zuerst leiten wir mal f(x) ab:

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

f'(x)= x +1 +0

= x +1

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

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

L={ -3 }

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

f '( -3 ) = -3 +1 +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)= t x 3 +4x im Punkt (-1|f(-1)) den Wert 10?

Lösung einblenden

f(x)= t x 3 +4x

=>f'(x)= 3 t x 2 +4

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

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

Dieser Wert soll ja den Wert 10 besitzen, also gilt:

3t +4 = 10 | -4
3t = 6 |:3
t = 2