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Ableiten (ganzrational)

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

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

Ableiten an einem Punkt (nur ganzrational)

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= -4 x 3 -2 und gib die Steigung von f an der Stelle x=1 an:

Lösung einblenden

f(x)= -4 x 3 -2

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

= -12 x 2

f'(1) = -12 1 2 = -121 = -12

Ableiten nach Umformung

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

f(x)= 3 x 3 -3 x 3

= 3 x 3 x 3 + -3 x 3

= 3 - 3 x 3

= 3 -3 x -3

Jetzt wird abgeleitet:

f'(x) = 9 x -4

f'(x)= 9 x 4

Ableiten mit vorher vereinfachen

Beispiel:

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

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

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

f'(x)= -12 x 3 -3 x 2 -6x

Ableiten ganzrational mit Parameter

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

f'(x)= -6 t x 2 -4 t x

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 +2x 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 +2x

f'(x)= x +2

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

x +2 = 0 | -2
x = -2

L={ -2 }

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

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

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

Lösung einblenden

Die Gerade y = -2 hat als Steigung m = 0 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 = 0 gelten.

Zuerst leiten wir mal f(x) ab:

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

f'(x)= x 2 +4x +3

Diese Ableitung muss ja = 0 sein, also setzen wir x 2 +4x +3 = 0.

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 ) +3 = 0

f '( -1 ) = ( -1 ) 2 +4( -1 ) +3 = 0

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 +5 ) +5 parallel zur Geraden y = -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 +5 ) +5

= 1 3 x 3 - x 2 -3x -15 +5

= 1 3 x 3 - x 2 -3x -10

Die Gerade y = -4 hat als Steigung m = 0 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 = 0 gelten.

Zuerst leiten wir mal f(x) ab:

f(x)= 1 3 x 3 - x 2 -3x -10

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

= x 2 -2x -3

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

x 2 -2x -3 = 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 · ( -3 ) 21

x1,2 = +2 ± 4 +12 2

x1,2 = +2 ± 16 2

x1 = 2 + 16 2 = 2 +4 2 = 6 2 = 3

x2 = 2 - 16 2 = 2 -4 2 = -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 - ( -3 ) = 1+ 3 = 4

x1,2 = 1 ± 4

x1 = 1 - 2 = -1

x2 = 1 + 2 = 3

L={ -1 ; 3 }

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

f '( -1 ) = ( -1 ) 2 -2( -1 ) -3 +0 = 0

f '( 3 ) = 3 2 -23 -3 +0 = 0

Ableiten an einem Punkt mit Parameter

Beispiel:

Für welches t hat die Steigung der Tangente an den Graph von f mit f(x)= - x 2 + t x im Punkt (-1|f(-1)) den Wert 3?

Lösung einblenden

f(x)= - x 2 + t x

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

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

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

Dieser Wert soll ja den Wert 3 besitzen, also gilt:

t +2 = 3 | -2
t = 1