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Ableiten (ganzrational)

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

f'(x)= -12 x 3 + 4 3

Ableiten an einem Punkt (nur ganzrational)

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= 2 x 3 +3 und gib die Steigung von f an der Stelle x=0 an:

Lösung einblenden

f(x)= 2 x 3 +3

=>f'(x)= 6 x 2 +0

= 6 x 2

f'(0) = 6 0 2 = 60 = 0

Ableiten nach Umformung

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

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

= -3 x 2 x + -3 x

= -3x - 3 x

= -3x -3 x -1

Jetzt wird abgeleitet:

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

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

Ableiten mit vorher vereinfachen

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= ( x +2 ) · ( - x 2 ) +8 x 4 +5 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 +2 ) · ( - x 2 ) +8 x 4 +5

= - x 3 -2 x 2 +8 x 4 +5

= 8 x 4 - x 3 -2 x 2 +5

f'(x)= 32 x 3 -3 x 2 -4x

Ableiten ganzrational mit Parameter

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

f'(x)= 10 x 4 +0

= 10 x 4

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

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

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

x 2 +3x -4 = 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 · ( -4 ) 21

x1,2 = -3 ± 9 +16 2

x1,2 = -3 ± 25 2

x1 = -3 + 25 2 = -3 +5 2 = 2 2 = 1

x2 = -3 - 25 2 = -3 -5 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 = ( 3 2 ) 2 - ( -4 ) = 9 4 + 4 = 9 4 + 16 4 = 25 4

x1,2 = - 3 2 ± 25 4

x1 = - 3 2 - 5 2 = - 8 2 = -4

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

L={ -4 ; 1 }

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

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

f '( 1 ) = 1 2 +31 -4 = 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 +6x parallel zur Geraden y = 3x +3 ist.

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

Lösung einblenden

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

Zuerst leiten wir mal f(x) ab:

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

f'(x)= x 2 -4x +6

Diese Ableitung muss ja = 3 sein, also setzen wir x 2 -4x +6 = 3.

x 2 -4x +6 = 3 | -3

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 +6 = 3

f '( 3 ) = 3 2 -43 +6 = 3

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

Beispiel:

Bestimme alle Stellen, an denen die Tangente an den Graph der Funktion f mit f(x)= -6 + 1 2 x · ( x +6 ) parallel zur Geraden y = 2x -5 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) = -6 + 1 2 x · ( x +6 )

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

= 1 2 x 2 +3x -6

= 1 2 x 2 +3x -6

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 +3x -6

f'(x)= x +3 +0

= x +3

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

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

L={ -1 }

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

f '( -1 ) = -1 +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 2 im Punkt (-2|f(-2)) den Wert -40?

Lösung einblenden

f(x)= x 4 + t x 2

=>f'(x)= 4 x 3 +2 t x

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

= 4 ( -2 ) 3 +2 t ( -2 )
= -32 -4 t

Dieser Wert soll ja den Wert -40 besitzen, also gilt:

-4t -32 = -40 | +32
-4t = -8 |:(-4 )
t = 2