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Ableiten (ganzrational)

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

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

Ableiten an einem Punkt (nur ganzrational)

Beispiel:

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

Lösung einblenden

f(x)= -x +4

=>f'(x)= -1 +0

= -1

f'(1) = -1

Ableiten nach Umformung

Beispiel:

Forme zuerst um. Berechne dann die Ableitung von f mit f(x)= 5 x 2 -5x x 2 .

Lösung einblenden

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

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

= 5 x 2 x 2 + -5x x 2

= 5 - 5 x

= 5 -5 x -1

Jetzt wird abgeleitet:

f'(x) = 5 x -2

f'(x)= 5 x 2

Ableiten mit vorher vereinfachen

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= ( x +6 ) · ( -x ) +1 +5 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 +6 ) · ( -x ) +1 +5 x 2

= - x 2 -6x +1 +5 x 2

= - x 2 +5 x 2 -6x +1

= 4 x 2 -6x +1

f'(x)= 8x -6

Ableiten ganzrational mit Parameter

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

f'(x)= 8 t 2 x 3 +4 t

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 +5x 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 2 x 2 +5x

f'(x)= x +5

Diese Ableitung muss ja = 1 sein, also setzen wir x +5 = 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 = 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 2 x 2 - x 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 2 x 2 - x

f'(x)= x -1

Diese Ableitung muss ja = 3 sein, also setzen wir x -1 = 3.

x -1 = 3 | +1
x = 4

L={ 4 }

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

f '( 4 ) = 4 -1 = 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)= -5( x +4 ) + 1 6 x 2 · ( 2x +3 ) -4x parallel zur Geraden y = -3x +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) = -5( x +4 ) + 1 6 x 2 · ( 2x +3 ) -4x

= -5x -20 + ( 1 3 x 3 + 1 2 x 2 ) -4x

= 1 3 x 3 + 1 2 x 2 -5x -4x -20

= 1 3 x 3 + 1 2 x 2 -9x -20

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

Zuerst leiten wir mal f(x) ab:

f(x)= 1 3 x 3 + 1 2 x 2 -9x -20

f'(x)= x 2 + x -9 +0

= x 2 + x -9

Diese Ableitung muss ja = -3 sein, also setzen wir x 2 + x -9 +0 = -3.

x 2 + x -9 = -3 | +3

x 2 + x -6 = 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 · ( -6 ) 21

x1,2 = -1 ± 1 +24 2

x1,2 = -1 ± 25 2

x1 = -1 + 25 2 = -1 +5 2 = 4 2 = 2

x2 = -1 - 25 2 = -1 -5 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 - ( -6 ) = 1 4 + 6 = 1 4 + 24 4 = 25 4

x1,2 = - 1 2 ± 25 4

x1 = - 1 2 - 5 2 = - 6 2 = -3

x2 = - 1 2 + 5 2 = 4 2 = 2

L={ -3 ; 2 }

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

f '( -3 ) = ( -3 ) 2 -3 -9 +0 = -3

f '( 2 ) = 2 2 +2 -9 +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)= -5 x 3 + t x 2 im Punkt (-2|f(-2)) den Wert -64?

Lösung einblenden

f(x)= -5 x 3 + t x 2

=>f'(x)= -15 x 2 +2 t x

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

= -15 ( -2 ) 2 +2 t ( -2 )
= -60 -4 t

Dieser Wert soll ja den Wert -64 besitzen, also gilt:

-4t -60 = -64 | +60
-4t = -4 |:(-4 )
t = 1