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Ableiten (ganzrational)

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= 2 15 x 5 + 2 3 x 3 und vereinfache:

Lösung einblenden

f(x)= 2 15 x 5 + 2 3 x 3

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

Ableiten an einem Punkt (nur ganzrational)

Beispiel:

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

Lösung einblenden

f(x)= x +3

=>f'(x)= 1 +0

= 1

f'(-1) = 1

Ableiten nach Umformung

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

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

= -2 x 2 x 2 + -2x x 2

= -2 - 2 x

= -2 -2 x -1

Jetzt wird abgeleitet:

f'(x) = 2 x -2

f'(x)= 2 x 2

Ableiten mit vorher vereinfachen

Beispiel:

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

= 5 -4 x 5 + ( - x 4 -3 x 3 )

= -4 x 5 - x 4 -3 x 3 +5

f'(x)= -20 x 4 -4 x 3 -9 x 2

Ableiten ganzrational mit Parameter

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= 1 6 x 4 +3 t x 3 - 3 2 x 2 und vereinfache:

Lösung einblenden

f(x)= 1 6 x 4 +3 t x 3 - 3 2 x 2

f'(x)= 2 3 x 3 +9 t x 2 -3x

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 -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 -4x

f'(x)= x 2 -4

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

x 2 -4 = 0 | +4
x 2 = 4 | 2
x1 = - 4 = -2
x2 = 4 = 2

L={ -2 ; 2 }

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

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

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

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

Lösung einblenden

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

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 = 2 sein, also setzen wir x 2 -3x +4 = 2.

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

x 2 -3x +2 = 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 · 2 21

x1,2 = +3 ± 9 -8 2

x1,2 = +3 ± 1 2

x1 = 3 + 1 2 = 3 +1 2 = 4 2 = 2

x2 = 3 - 1 2 = 3 -1 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 = ( - 3 2 ) 2 - 2 = 9 4 - 2 = 9 4 - 8 4 = 1 4

x1,2 = 3 2 ± 1 4

x1 = 3 2 - 1 2 = 2 2 = 1

x2 = 3 2 + 1 2 = 4 2 = 2

L={ 1 ; 2 }

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

f '( 1 ) = 1 2 -31 +4 = 2

f '( 2 ) = 2 2 -32 +4 = 2

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 -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) = -2 + 1 2 x · ( x -4 )

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

= 1 2 x 2 -2x -2

= 1 2 x 2 -2x -2

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 -2x -2

f'(x)= x -2 +0

= x -2

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

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

L={ 1 }

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

f '( 1 ) = 1 -2 +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 2 - x im Punkt (-1|f(-1)) den Wert 3?

Lösung einblenden

f(x)= t x 2 - x

=>f'(x)= 2 t x -1

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

= 2 t ( -1 ) -1
= -2 t -1

Dieser Wert soll ja den Wert 3 besitzen, also gilt:

-2t -1 = 3 | +1
-2t = 4 |:(-2 )
t = -2