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Ableiten (ganzrational)

Beispiel:

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

Lösung einblenden

f(x)= x 4 + x 2

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

Ableiten an einem Punkt (nur ganzrational)

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

=>f'(x)= -15 x 4 -3

f'(-1) = -15 ( -1 ) 4 -3 = -151 -3 = -15 -3 = -18

Ableiten nach Umformung

Beispiel:

Forme zuerst um. Berechne dann die Ableitung von f mit f(x)= 3 x 2 -5x x 2 .

Lösung einblenden

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

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

= 3 x 2 x 2 + -5x x 2

= 3 - 5 x

= 3 -5 x -1

Jetzt wird abgeleitet:

f'(x) = 5 x -2

f'(x)= 5 x 2

Ableiten mit vorher vereinfachen

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= 3 x 2 + ( x +7 ) · ( -3x -6 ) 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 2 + ( x +7 ) · ( -3x -6 )

= 3 x 2 + ( -3 x 2 -27x -42 )

= -27x -42

f'(x)= -27

Ableiten ganzrational mit Parameter

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

f'(x)= -9 x 2 -10 t 2 x +0

= -9 x 2 -10 t 2 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 + 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 + x 2 - x

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

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

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

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 = 2 2 = 1

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

x1,2 = -1 ± 4

x1 = -1 - 2 = -3

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

f '( 1 ) = 1 2 +21 -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 + x 2 -2x 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 + x 2 -2x

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

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

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

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 = 2 2 = 1

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

x1,2 = -1 ± 4

x1 = -1 - 2 = -3

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

f '( 1 ) = 1 2 +21 -2 = 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)= 2 + 1 2 x · ( x +12 ) parallel zur Geraden y = 3x +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) = 2 + 1 2 x · ( x +12 )

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

= 1 2 x 2 +6x +2

= 1 2 x 2 +6x +2

Die Gerade y = 3x +1 hat als Steigung m = 3 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 = 3 gelten.

Zuerst leiten wir mal f(x) ab:

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

f'(x)= x +6 +0

= x +6

Diese Ableitung muss ja = 3 sein, also setzen wir x +6 +0 = 3.

x +6 = 3 | -6
x = -3

L={ -3 }

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

f '( -3 ) = -3 +6 +0 = 3

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 -5x im Punkt (2|f(2)) den Wert -41?

Lösung einblenden

f(x)= t x 3 -5x

=>f'(x)= 3 t x 2 -5

Jetzt setzen wir x = 2 in die Ableitungsfunktion f' ein:

= 3 t 2 2 -5
= 12 t -5

Dieser Wert soll ja den Wert -41 besitzen, also gilt:

12t -5 = -41 | +5
12t = -36 |:12
t = -3