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Ableiten (ganzrational)

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= 3 4 x 4 - 1 3 x 3 und vereinfache:

Lösung einblenden

f(x)= 3 4 x 4 - 1 3 x 3

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

Ableiten an einem Punkt (nur ganzrational)

Beispiel:

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

Lösung einblenden

f(x)= -4x +3

=>f'(x)= -4 +0

= -4

f'(-1) = -4

Ableiten nach Umformung

Beispiel:

Forme zuerst um. Berechne dann die Ableitung von f mit f(x)= ( 2 x 2 -1 ) · x .

Lösung einblenden

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

f(x)= ( 2 x 2 -1 ) · x

= 2 x 2 · x -1 · x

= 2 x 3 - x

Jetzt wird abgeleitet:

f'(x)= 6 x 2 -1

Ableiten mit vorher vereinfachen

Beispiel:

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

= 2 x 2 +15x +28 -5 x 5

= -5 x 5 +2 x 2 +15x +28

f'(x)= -25 x 4 +4x +15

Ableiten ganzrational mit Parameter

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

f'(x)= 6 t 2 x 2 +0

= 6 t 2 x 2

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 -2 x 2 +2x den Wert -1 hat, also dass f '(x) = -1 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 -2 x 2 +2x

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

Diese Ableitung muss ja = -1 sein, also setzen wir x 2 -4x +2 = -1.

x 2 -4x +2 = -1 | +1

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 +2 = -1

f '( 3 ) = 3 2 -43 +2 = -1

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 +5 ist.

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

Lösung einblenden

Die Gerade y = 3x +5 hat als Steigung m = 3 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 = 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)= 1 2 x · ( x +10 ) +4 parallel zur Geraden y = x -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 +10 ) +4

= 1 2 x 2 +5x +4

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

Zuerst leiten wir mal f(x) ab:

f(x)= 1 2 x 2 +5x +4

f'(x)= x +5 +0

= x +5

Diese Ableitung muss ja = 1 sein, also setzen wir x +5 +0 = 1.

x +5 = 1 | -5
x = -4

L={ -4 }

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

f '( -4 ) = -4 +5 +0 = 1

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 4 -4x im Punkt (-1|f(-1)) den Wert 8?

Lösung einblenden

f(x)= t x 4 -4x

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

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

= 4 t ( -1 ) 3 -4
= -4 t -4

Dieser Wert soll ja den Wert 8 besitzen, also gilt:

-4t -4 = 8 | +4
-4t = 12 |:(-4 )
t = -3