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Ableiten (ganzrational)

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

f'(x)= -20 x 4 + x 3

Ableiten an einem Punkt (nur ganzrational)

Beispiel:

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

Lösung einblenden

f(x)= -4 x 3 +2

=>f'(x)= -12 x 2 +0

= -12 x 2

f'(1) = -12 1 2 = -121 = -12

Ableiten nach Umformung

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

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

= -2 x 2 x 3 + -2 x 3

= - 2 x - 2 x 3

= -2 x -1 -2 x -3

Jetzt wird abgeleitet:

f'(x) = 2 x -2 +6 x -4

f'(x)= 2 x 2 + 6 x 4

Ableiten mit vorher vereinfachen

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= ( x -6 ) · ( -2x ) -7 x 4 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 ) · ( -2x ) -7 x 4

= -2 x 2 +12x -7 x 4

= -7 x 4 -2 x 2 +12x

f'(x)= -28 x 3 -4x +12

Ableiten ganzrational mit Parameter

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= - 1 2 x 4 +5 x 3 -2 t 2 und vereinfache:

Lösung einblenden

f(x)= - 1 2 x 4 +5 x 3 -2 t 2

f'(x)= -2 x 3 +15 x 2 +0

= -2 x 3 +15 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 +6x 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 3 x 3 -3 x 2 +6x

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

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

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

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 = 8 2 = 4

x2 = 6 - 4 2 = 6 -2 2 = 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 = ( -3 ) 2 - 8 = 9 - 8 = 1

x1,2 = 3 ± 1

x1 = 3 - 1 = 2

x2 = 3 + 1 = 4

L={ 2 ; 4 }

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

f '( 2 ) = 2 2 -62 +6 = -2

f '( 4 ) = 4 2 -64 +6 = -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 2 x 2 -4x 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 -4x

f'(x)= x -4

Diese Ableitung muss ja = -3 sein, also setzen wir x -4 = -3.

x -4 = -3 | +4
x = 1

L={ 1 }

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

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

= 1 3 x 3 +2x -3

Die Gerade y = 3x -2 hat als Steigung m = 3 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 = 3 gelten.

Zuerst leiten wir mal f(x) ab:

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

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

= x 2 +2

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

x 2 +2 = 3 | -2
x 2 = 1 | 2
x1 = - 1 = -1
x2 = 1 = 1

L={ -1 ; 1 }

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

f '( -1 ) = ( -1 ) 2 +2 +0 = 3

f '( 1 ) = 1 2 +2 +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)= -3 x 2 + t x im Punkt (-1|f(-1)) den Wert 9?

Lösung einblenden

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

=>f'(x)= -6x + t

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

= -6( -1 ) + t
= 6 + t

Dieser Wert soll ja den Wert 9 besitzen, also gilt:

t +6 = 9 | -6
t = 3