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Ableiten (ganzrational)

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

f'(x)= 2 x 4 +4

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 = 1

Ableiten nach Umformung

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

f(x)= ( -2 x 2 +3 ) · x 2

= -2 x 2 · x 2 + 3 · x 2

= -2 x 4 +3 x 2

Jetzt wird abgeleitet:

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

Ableiten mit vorher vereinfachen

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= ( x +6 ) · 5x + x 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 +6 ) · 5x + x 3

= 5 x 2 +30x + x 3

= x 3 +5 x 2 +30x

f'(x)= 3 x 2 +10x +30

Ableiten ganzrational mit Parameter

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

f'(x)= 3 t 2 x 2 +0

= 3 t 2 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 -2 x 2 + x 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 -2 x 2 + x

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

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

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

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 = 6 2 = 3

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

x1,2 = 2 ± 1

x1 = 2 - 1 = 1

x2 = 2 + 1 = 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 -41 +1 = -2

f '( 3 ) = 3 2 -43 +1 = -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 3 x 3 + 5 2 x 2 +5x parallel zur Geraden y = -x +4 ist.

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

Lösung einblenden

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 + 5 2 x 2 +5x

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

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

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

x 2 +5x +6 = 0

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

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

x1,2 = -5 ± 5 2 -4 · 1 · 6 21

x1,2 = -5 ± 25 -24 2

x1,2 = -5 ± 1 2

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

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

x1,2 = - 5 2 ± 1 4

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

x2 = - 5 2 + 1 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 +5( -3 ) +5 = -1

f '( -2 ) = ( -2 ) 2 +5( -2 ) +5 = -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 3 x · ( x 2 -33 ) -4 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 3 x · ( x 2 -33 ) -4

= 1 3 x 3 -11x -4

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 3 x 3 -11x -4

f'(x)= x 2 -11 +0

= x 2 -11

Diese Ableitung muss ja = -2 sein, also setzen wir x 2 -11 +0 = -2.

x 2 -11 = -2 | +11
x 2 = 9 | 2
x1 = - 9 = -3
x2 = 9 = 3

L={ -3 ; 3 }

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

f '( -3 ) = ( -3 ) 2 -11 +0 = -2

f '( 3 ) = 3 2 -11 +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)= -2 x 4 + t x 3 im Punkt (-1|f(-1)) den Wert 5?

Lösung einblenden

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

=>f'(x)= -8 x 3 +3 t x 2

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

= -8 ( -1 ) 3 +3 t ( -1 ) 2
= 8 +3 t

Dieser Wert soll ja den Wert 5 besitzen, also gilt:

3t +8 = 5 | -8
3t = -3 |:3
t = -1