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Ableiten (ganzrational)

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

f'(x)= 2 x 2 - x

Ableiten an einem Punkt (nur ganzrational)

Beispiel:

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

Lösung einblenden

f(x)= x +1

=>f'(x)= 1 +0

= 1

f'(1) = 1

Ableiten nach Umformung

Beispiel:

Forme zuerst um. Berechne dann die Ableitung von f mit f(x)= ( x 4 +5x ) · x 3 .

Lösung einblenden

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

f(x)= ( x 4 +5x ) · x 3

= x 4 · x 3 + 5x · x 3

= x 7 +5 x 4

Jetzt wird abgeleitet:

f'(x)= 7 x 6 +20 x 3

Ableiten mit vorher vereinfachen

Beispiel:

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

= 3 x 5 + ( 6 x 4 -36 x 3 )

f'(x)= 15 x 4 +24 x 3 -108 x 2

Ableiten ganzrational mit Parameter

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

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

= 2 x 2 -3

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 - 3 2 x 2 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 - 3 2 x 2

f'(x)= x 2 -3x

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

x 2 -3x = -2 | +2

x 2 -3x +2 = 0

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

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

x1,2 = +3 ± ( -3 ) 2 -4 · 1 · 2 21

x1,2 = +3 ± 9 -8 2

x1,2 = +3 ± 1 2

x1 = 3 + 1 2 = 3 +1 2 = 4 2 = 2

x2 = 3 - 1 2 = 3 -1 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 = ( - 3 2 ) 2 - 2 = 9 4 - 2 = 9 4 - 8 4 = 1 4

x1,2 = 3 2 ± 1 4

x1 = 3 2 - 1 2 = 2 2 = 1

x2 = 3 2 + 1 2 = 4 2 = 2

L={ 1 ; 2 }

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

f '( 1 ) = 1 2 -31 = -2

f '( 2 ) = 2 2 -32 = -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 - x 2 -8x parallel zur Geraden y = -5 ist.

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

Lösung einblenden

Die Gerade y = -5 hat als Steigung m = 0 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 = 0 gelten.

Zuerst leiten wir mal f(x) ab:

f(x)= 1 3 x 3 - x 2 -8x

f'(x)= x 2 -2x -8

Diese Ableitung muss ja = 0 sein, also setzen wir x 2 -2x -8 = 0.

x 2 -2x -8 = 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 · ( -8 ) 21

x1,2 = +2 ± 4 +32 2

x1,2 = +2 ± 36 2

x1 = 2 + 36 2 = 2 +6 2 = 8 2 = 4

x2 = 2 - 36 2 = 2 -6 2 = -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 = ( -1 ) 2 - ( -8 ) = 1+ 8 = 9

x1,2 = 1 ± 9

x1 = 1 - 3 = -2

x2 = 1 + 3 = 4

L={ -2 ; 4 }

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

f '( -2 ) = ( -2 ) 2 -2( -2 ) -8 = 0

f '( 4 ) = 4 2 -24 -8 = 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)= -5 + 1 2 x · ( x +4 ) parallel zur Geraden y = -1 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) = -5 + 1 2 x · ( x +4 )

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

= 1 2 x 2 +2x -5

= 1 2 x 2 +2x -5

Die Gerade y = -1 hat als Steigung m = 0 und als y-Achsenabschnitt c = -1 .

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 2 x 2 +2x -5

f'(x)= x +2 +0

= x +2

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

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 5 -2 x 4 im Punkt (-1|f(-1)) den Wert 28?

Lösung einblenden

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

=>f'(x)= 5 t x 4 -8 x 3

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

= 5 t ( -1 ) 4 -8 ( -1 ) 3
= 5 t +8

Dieser Wert soll ja den Wert 28 besitzen, also gilt:

5t +8 = 28 | -8
5t = 20 |:5
t = 4