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Ableiten (ganzrational)

Beispiel:

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

Lösung einblenden

f(x)= 4 x 5 +5

f'(x)= 20 x 4 +0

= 20 x 4

Ableiten an einem Punkt (nur ganzrational)

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= 2x -2 und gib die Steigung von f an der Stelle x=0 an:

Lösung einblenden

f(x)= 2x -2

=>f'(x)= 2 +0

= 2

f'(0) = 2

Ableiten nach Umformung

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

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

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

= 3x - 2 x

= 3x -2 x -1

Jetzt wird abgeleitet:

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

f'(x)= 3 + 2 x 2

Ableiten mit vorher vereinfachen

Beispiel:

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

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

f'(x)= 10 x 4 -3 x 2 -4x

Ableiten ganzrational mit Parameter

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= 1 10 t 2 x 5 - 3 2 t x 2 und vereinfache:

Lösung einblenden

f(x)= 1 10 t 2 x 5 - 3 2 t x 2

f'(x)= 1 2 t 2 x 4 -3 t 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 - x 2 +4x den Wert 3 hat, also dass f '(x) = 3 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 - x 2 +4x

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

Diese Ableitung muss ja = 3 sein, also setzen wir x 2 -2x +4 = 3.

x 2 -2x +4 = 3 | -3

x 2 -2x +1 = 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 · 1 21

x1,2 = +2 ± 4 -4 2

x1,2 = +2 ± 0 2

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

x = 2 2 = 1

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 - 1 = 1 - 1 = 0

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

x = 1 ± 0 = 1

L={ 1 }

1 ist 2-fache Lösung!

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

f '( 1 ) = 1 2 -21 +4 = 3

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 parallel zur Geraden y = 2x +4 ist.

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

Lösung einblenden

Die Gerade y = 2x +4 hat als Steigung m = 2 und als y-Achsenabschnitt c = 4 .

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

f'(x)= x

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

x = 2

L={ 2 }

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

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

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

= 1 3 x 3 + x -2

= 1 3 x 3 + x -2

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 + x -2

f'(x)= x 2 +1 +0

= x 2 +1

Diese Ableitung muss ja = 2 sein, also setzen wir x 2 +1 +0 = 2.

x 2 +1 = 2 | -1
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 +1 +0 = 2

f '( 1 ) = 1 2 +1 +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)= 5 x 2 + t x im Punkt (1|f(1)) den Wert 5?

Lösung einblenden

f(x)= 5 x 2 + t x

=>f'(x)= 10x + t

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

= 101 + t
= 10 + t

Dieser Wert soll ja den Wert 5 besitzen, also gilt:

t +10 = 5 | -10
t = -5