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Ableiten (ganzrational)

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= 1 6 x 4 -5x und vereinfache:

Lösung einblenden

f(x)= 1 6 x 4 -5x

f'(x)= 2 3 x 3 -5

Ableiten an einem Punkt (nur ganzrational)

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= 4 x 5 -4 x 2 und gib die Steigung von f an der Stelle x=-1 an:

Lösung einblenden

f(x)= 4 x 5 -4 x 2

=>f'(x)= 20 x 4 -8x

f'(-1) = 20 ( -1 ) 4 -8( -1 ) = 201 +8 = 20 +8 = 28

Ableiten nach Umformung

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

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

= -2 x 4 x 2 + 2 x 2

= -2 x 2 + 2 x 2

= -2 x 2 +2 x -2

Jetzt wird abgeleitet:

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

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

Ableiten mit vorher vereinfachen

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= ( x -3 ) · ( -6 x 3 ) +7 +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 -3 ) · ( -6 x 3 ) +7 +5 x 2

= -6 x 4 +18 x 3 +7 +5 x 2

= -6 x 4 +18 x 3 +5 x 2 +7

f'(x)= -24 x 3 +54 x 2 +10x

Ableiten ganzrational mit Parameter

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

f'(x)= 16 x 3 + t 2 x

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 +3 x 2 +10x 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 +3 x 2 +10x

f'(x)= x 2 +6x +10

Diese Ableitung muss ja = 1 sein, also setzen wir x 2 +6x +10 = 1.

x 2 +6x +10 = 1 | -1

x 2 +6x +9 = 0

eingesetzt in die Mitternachtsformel (a-b-c-Formel):

x1,2 = -6 ± 6 2 -4 · 1 · 9 21

x1,2 = -6 ± 36 -36 2

x1,2 = -6 ± 0 2

Da die Wurzel Null ist, gibt es nur eine Lösung:

x = -6 2 = -3

L={ -3 }

-3 ist 2-fache Lösung!

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

f '( -3 ) = ( -3 ) 2 +6( -3 ) +10 = 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 - 5 2 x 2 +5x parallel zur Geraden y = -x +3 ist.

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

Lösung einblenden

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 3 x 3 - 5 2 x 2 +5x

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

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

x 2 -5x +5 = -1 | +1

x 2 -5x +6 = 0

eingesetzt in die Mitternachtsformel (a-b-c-Formel):

x1,2 = +5 ± ( -5 ) 2 -4 · 1 · 6 21

x1,2 = +5 ± 25 -24 2

x1,2 = +5 ± 1 2

x1 = 5 + 1 2 = 5 +1 2 = 6 2 = 3

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

L={ 2 ; 3 }

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

f '( 2 ) = 2 2 -52 +5 = -1

f '( 3 ) = 3 2 -53 +5 = -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)= -5 + 1 3 x 2 · ( x +9 )+7( x -2 ) 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) = -5 + 1 3 x 2 · ( x +9 )+7( x -2 )

= -5 + ( 1 3 x 3 +3 x 2 ) +7x -14

= 1 3 x 3 +3 x 2 +7x -5 -14

= 1 3 x 3 +3 x 2 +7x -19

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 +3 x 2 +7x -19

f'(x)= x 2 +6x +7 +0

= x 2 +6x +7

Diese Ableitung muss ja = -2 sein, also setzen wir x 2 +6x +7 +0 = -2.

x 2 +6x +7 = -2 | +2

x 2 +6x +9 = 0

eingesetzt in die Mitternachtsformel (a-b-c-Formel):

x1,2 = -6 ± 6 2 -4 · 1 · 9 21

x1,2 = -6 ± 36 -36 2

x1,2 = -6 ± 0 2

Da die Wurzel Null ist, gibt es nur eine Lösung:

x = -6 2 = -3

L={ -3 }

-3 ist 2-fache Lösung!

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

f '( -3 ) = ( -3 ) 2 +6( -3 ) +7 +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)= t x 5 -4 x 2 im Punkt (2|f(2)) den Wert -96?

Lösung einblenden

f(x)= t x 5 -4 x 2

=>f'(x)= 5 t x 4 -8x

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

= 5 t 2 4 -82
= 80 t -16

Dieser Wert soll ja den Wert -96 besitzen, also gilt:

80t -16 = -96 | +16
80t = -80 |:80
t = -1