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Ableiten (ganzrational)

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= -5 x 4 -2 und vereinfache:

Lösung einblenden

f(x)= -5 x 4 -2

f'(x)= -20 x 3 +0

= -20 x 3

Ableiten an einem Punkt (nur ganzrational)

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= 5 x 4 +2 x 3 und gib die Steigung von f an der Stelle x=-1 an:

Lösung einblenden

f(x)= 5 x 4 +2 x 3

=>f'(x)= 20 x 3 +6 x 2

f'(-1) = 20 ( -1 ) 3 +6 ( -1 ) 2 = 20( -1 ) +61 = -20 +6 = -14

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 +7 ) · 5 x 2 +5 x 4 +7x 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 +7 ) · 5 x 2 +5 x 4 +7x

= 5 x 3 +35 x 2 +5 x 4 +7x

= 5 x 4 +5 x 3 +35 x 2 +7x

f'(x)= 20 x 3 +15 x 2 +70x +7

Ableiten ganzrational mit Parameter

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

f'(x)= 4 x 3 +12 t 2 x 2 +0

= 4 x 3 +12 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 +3 x 2 +8x 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 +3 x 2 +8x

f'(x)= x 2 +6x +8

Diese Ableitung muss ja = 0 sein, also setzen wir x 2 +6x +8 = 0.

x 2 +6x +8 = 0

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

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

x1,2 = -6 ± 6 2 -4 · 1 · 8 21

x1,2 = -6 ± 36 -32 2

x1,2 = -6 ± 4 2

x1 = -6 + 4 2 = -6 +2 2 = -4 2 = -2

x2 = -6 - 4 2 = -6 -2 2 = -8 2 = -4

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 - 8 = 9 - 8 = 1

x1,2 = -3 ± 1

x1 = -3 - 1 = -4

x2 = -3 + 1 = -2

L={ -4 ; -2 }

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

f '( -4 ) = ( -4 ) 2 +6( -4 ) +8 = 0

f '( -2 ) = ( -2 ) 2 +6( -2 ) +8 = 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 2 x 2 - x 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 2 x 2 - x

f'(x)= x -1

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

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

L={ -1 }

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

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

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

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

= 1 3 x 3 -2 x 2 +4x +19

Die Gerade y = 5 hat als Steigung m = 0 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 = 0 gelten.

Zuerst leiten wir mal f(x) ab:

f(x)= 1 3 x 3 -2 x 2 +4x +19

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

= x 2 -4x +4

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

x 2 -4x +4 = 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 · 4 21

x1,2 = +4 ± 16 -16 2

x1,2 = +4 ± 0 2

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

x = 4 2 = 2

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 - 4 = 4 - 4 = 0

Da die Diskriminante D = 0 ist, hat die quadratische Gleichung nur eine Lösunng.

x = 2 ± 0 = 2

L={ 2 }

2 ist 2-fache Lösung!

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

f '( 2 ) = 2 2 -42 +4 +0 = 0

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 -9?

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 -9 besitzen, also gilt:

2t -1 = -9 | +1
2t = -8 |:2
t = -4