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Ableiten (ganzrational)

Beispiel:

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

Lösung einblenden

f(x)= 5 x 3 +2

f'(x)= 15 x 2 +0

= 15 x 2

Ableiten an einem Punkt (nur ganzrational)

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= -2 x 4 +2 x 2 und gib die Steigung von f an der Stelle x=1 an:

Lösung einblenden

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

=>f'(x)= -8 x 3 +4x

f'(1) = -8 1 3 +41 = -81 +4 = -8 +4 = -4

Ableiten nach Umformung

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

f(x)= ( -4 x 4 - x 3 ) · x 3

= -4 x 4 · x 3 - x 3 · x 3

= -4 x 7 - x 6

Jetzt wird abgeleitet:

f'(x)= -28 x 6 -6 x 5

Ableiten mit vorher vereinfachen

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= ( x +2 ) · ( 5x +2 ) -6 +4 x 2 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 ) · ( 5x +2 ) -6 +4 x 2

= 5 x 2 +12x +4 -6 +4 x 2

= 5 x 2 +4 x 2 +12x +4 -6

= 9 x 2 +12x -2

f'(x)= 18x +12

Ableiten ganzrational mit Parameter

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= 1 8 x 4 +4 t 2 x 3 +3x und vereinfache:

Lösung einblenden

f(x)= 1 8 x 4 +4 t 2 x 3 +3x

f'(x)= 1 2 x 3 +12 t 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 -7x 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 -7x

f'(x)= x 2 -7

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

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

f '( 3 ) = 3 2 -7 = 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 = 6 2 = 3

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

x1,2 = 1 ± 4

x1 = 1 - 2 = -1

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

f '( 3 ) = 3 2 -23 -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)= 1 2 x · ( x +14 ) -5 parallel zur Geraden y = 3x -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) = 1 2 x · ( x +14 ) -5

= 1 2 x 2 +7x -5

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 2 x 2 +7x -5

f'(x)= x +7 +0

= x +7

Diese Ableitung muss ja = 3 sein, also setzen wir x +7 +0 = 3.

x +7 = 3 | -7
x = -4

L={ -4 }

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

f '( -4 ) = -4 +7 +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 5 +4 x 4 im Punkt (-1|f(-1)) den Wert -26?

Lösung einblenden

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

=>f'(x)= 5 t x 4 +16 x 3

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

= 5 t ( -1 ) 4 +16 ( -1 ) 3
= 5 t -16

Dieser Wert soll ja den Wert -26 besitzen, also gilt:

5t -16 = -26 | +16
5t = -10 |:5
t = -2