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Ableiten (ganzrational)

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= 1 6 x 3 + x 2 und vereinfache:

Lösung einblenden

f(x)= 1 6 x 3 + x 2

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

Ableiten an einem Punkt (nur ganzrational)

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

=>f'(x)= -6x +5

f'(3) = -63 +5 = -18 +5 = -13

Ableiten nach Umformung

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

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

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

= 4 - 2 x 2

= 4 -2 x -2

Jetzt wird abgeleitet:

f'(x) = 4 x -3

f'(x)= 4 x 3

Ableiten mit vorher vereinfachen

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= -4 x 5 + ( x +3 ) · 2x 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)= -4 x 5 + ( x +3 ) · 2x

= -4 x 5 + ( 2 x 2 +6x )

f'(x)= -20 x 4 +4x +6

Ableiten ganzrational mit Parameter

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

f'(x)= -12 x 3 +6 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 + 7 2 x 2 +14x 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 + 7 2 x 2 +14x

f'(x)= x 2 +7x +14

Diese Ableitung muss ja = 2 sein, also setzen wir x 2 +7x +14 = 2.

x 2 +7x +14 = 2 | -2

x 2 +7x +12 = 0

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

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

x1,2 = -7 ± 7 2 -4 · 1 · 12 21

x1,2 = -7 ± 49 -48 2

x1,2 = -7 ± 1 2

x1 = -7 + 1 2 = -7 +1 2 = -6 2 = -3

x2 = -7 - 1 2 = -7 -1 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 = ( 7 2 ) 2 - 12 = 49 4 - 12 = 49 4 - 48 4 = 1 4

x1,2 = - 7 2 ± 1 4

x1 = - 7 2 - 1 2 = - 8 2 = -4

x2 = - 7 2 + 1 2 = - 6 2 = -3

L={ -4 ; -3 }

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

f '( -4 ) = ( -4 ) 2 +7( -4 ) +14 = 2

f '( -3 ) = ( -3 ) 2 +7( -3 ) +14 = 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 parallel zur Geraden y = -2x -5 ist.

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

Lösung einblenden

Die Gerade y = -2x -5 hat als Steigung m = -2 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 = -2 gelten.

Zuerst leiten wir mal f(x) ab:

f(x)= 1 2 x 2

f'(x)= x

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

Stelle mit f'(x)=c finden (komplexer)

Beispiel:

Bestimme alle Stellen, an denen die Tangente an den Graph der Funktion f mit f(x)= x -3 + 1 3 x 2 · ( x -3 ) +2x parallel zur Geraden y = 2x -3 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) = x -3 + 1 3 x 2 · ( x -3 ) +2x

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

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

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

Die Gerade y = 2x -3 hat als Steigung m = 2 und als y-Achsenabschnitt c = -3 .

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 - x 2 +3x -3

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

= x 2 -2x +3

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

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

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 -21 +3 +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)= x 4 + t x im Punkt (2|f(2)) den Wert 30?

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 30 besitzen, also gilt:

t +32 = 30 | -32
t = -2