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Ableiten (ganzrational)

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= 5 x 5 -3x und vereinfache:

Lösung einblenden

f(x)= 5 x 5 -3x

f'(x)= 25 x 4 -3

Ableiten an einem Punkt (nur ganzrational)

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= 3 x 5 -3 und gib die Steigung von f an der Stelle x=1 an:

Lösung einblenden

f(x)= 3 x 5 -3

=>f'(x)= 15 x 4 +0

= 15 x 4

f'(1) = 15 1 4 = 151 = 15

Ableiten nach Umformung

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

f(x)= x 3 -4 x 2

= x 3 x 2 + -4 x 2

= x - 4 x 2

= x -4 x -2

Jetzt wird abgeleitet:

f'(x) = 1 +8 x -3

f'(x)= 1 + 8 x 3

Ableiten mit vorher vereinfachen

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= ( x -2 ) · 3 x 3 +8 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 -2 ) · 3 x 3 +8 x 2

= 3 x 4 -6 x 3 +8 x 2

f'(x)= 12 x 3 -18 x 2 +16x

Ableiten ganzrational mit Parameter

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

f'(x)= -12 x 3 -6 x 2 - 1 3 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 +2x den Wert -2 hat, also dass f '(x) = -2 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 +2x

f'(x)= x +2

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

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

L={ -4 }

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

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

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

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

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

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

x 2 +2x -3 = 0

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

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

x1,2 = -2 ± 2 2 -4 · 1 · ( -3 ) 21

x1,2 = -2 ± 4 +12 2

x1,2 = -2 ± 16 2

x1 = -2 + 16 2 = -2 +4 2 = 2 2 = 1

x2 = -2 - 16 2 = -2 -4 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 - ( -3 ) = 1+ 3 = 4

x1,2 = -1 ± 4

x1 = -1 - 2 = -3

x2 = -1 + 2 = 1

L={ -3 ; 1 }

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

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

f '( 1 ) = 1 2 +21 -5 = -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)= -4 + 1 2 x · ( x -6 ) parallel zur Geraden y = x +5 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) = -4 + 1 2 x · ( x -6 )

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

= 1 2 x 2 -3x -4

= 1 2 x 2 -3x -4

Die Gerade y = x +5 hat als Steigung m = 1 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 = 1 gelten.

Zuerst leiten wir mal f(x) ab:

f(x)= 1 2 x 2 -3x -4

f'(x)= x -3 +0

= x -3

Diese Ableitung muss ja = 1 sein, also setzen wir x -3 +0 = 1.

x -3 = 1 | +3
x = 4

L={ 4 }

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

f '( 4 ) = 4 -3 +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 5 -4 x 2 im Punkt (-2|f(-2)) den Wert -384?

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 -8( -2 )
= 80 t +16

Dieser Wert soll ja den Wert -384 besitzen, also gilt:

80t +16 = -384 | -16
80t = -400 |:80
t = -5