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Ableiten (ganzrational)

Beispiel:

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

Lösung einblenden

f(x)= x 3 -2 x 2

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

Ableiten an einem Punkt (nur ganzrational)

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= 3 x 4 +4x und gib die Steigung von f an der Stelle x=-1 an:

Lösung einblenden

f(x)= 3 x 4 +4x

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

f'(-1) = 12 ( -1 ) 3 +4 = 12( -1 ) +4 = -12 +4 = -8

Ableiten nach Umformung

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

f(x)= ( 3 x 4 -2 x 2 ) · x

= 3 x 4 · x -2 x 2 · x

= 3 x 5 -2 x 3

Jetzt wird abgeleitet:

f'(x)= 15 x 4 -6 x 2

Ableiten mit vorher vereinfachen

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= ( x +5 ) · ( 3x -4 ) -7 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 +5 ) · ( 3x -4 ) -7 x 2

= 3 x 2 +11x -20 -7 x 2

= 3 x 2 -7 x 2 +11x -20

= -4 x 2 +11x -20

f'(x)= -8x +11

Ableiten ganzrational mit Parameter

Beispiel:

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

Lösung einblenden

f(x)= 1 6 x 3 -3x -3 t

f'(x)= 1 2 x 2 -3 +0

= 1 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 2 x 2 +4x den Wert 3 hat, also dass f '(x) = 3 gilt.

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

Lösung einblenden

Zuerst leiten wir mal f(x) ab:

f(x)= 1 2 x 2 +4x

f'(x)= x +4

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

x +4 = 3 | -4
x = -1

L={ -1 }

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

f '( -1 ) = -1 +4 = 3

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 - 1 2 x 2 -9x parallel zur Geraden y = 3x -2 ist.

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

Lösung einblenden

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

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 - 1 2 x 2 -9x

f'(x)= x 2 - x -9

Diese Ableitung muss ja = 3 sein, also setzen wir x 2 - x -9 = 3.

x 2 - x -9 = 3 | -3

x 2 - x -12 = 0

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

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

x1,2 = +1 ± ( -1 ) 2 -4 · 1 · ( -12 ) 21

x1,2 = +1 ± 1 +48 2

x1,2 = +1 ± 49 2

x1 = 1 + 49 2 = 1 +7 2 = 8 2 = 4

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

x1,2 = 1 2 ± 49 4

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

x2 = 1 2 + 7 2 = 8 2 = 4

L={ -3 ; 4 }

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

f '( -3 ) = ( -3 ) 2 - ( -3 ) -9 = 3

f '( 4 ) = 4 2 - 4 -9 = 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)= -2 + 1 3 x · ( x 2 +3 ) parallel zur Geraden y = 2x +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 3 x · ( x 2 +3 )

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

= 1 3 x 3 + x -2

= 1 3 x 3 + x -2

Die Gerade y = 2x +1 hat als Steigung m = 2 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 = 2 gelten.

Zuerst leiten wir mal f(x) ab:

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

f'(x)= x 2 +1 +0

= x 2 +1

Diese Ableitung muss ja = 2 sein, also setzen wir x 2 +1 +0 = 2.

x 2 +1 = 2 | -1
x 2 = 1 | 2
x1 = - 1 = -1
x2 = 1 = 1

L={ -1 ; 1 }

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

f '( -1 ) = ( -1 ) 2 +1 +0 = 2

f '( 1 ) = 1 2 +1 +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)= 3 x 4 + t x im Punkt (-1|f(-1)) den Wert -14?

Lösung einblenden

f(x)= 3 x 4 + t x

=>f'(x)= 12 x 3 + t

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

= 12 ( -1 ) 3 + t
= -12 + t

Dieser Wert soll ja den Wert -14 besitzen, also gilt:

t -12 = -14 | +12
t = -2