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Ableiten (ganzrational)

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

f'(x)= -25 x 4 +2x

Ableiten an einem Punkt (nur ganzrational)

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

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

f'(-1) = -6 ( -1 ) 2 +4( -1 ) = -61 -4 = -6 -4 = -10

Ableiten nach Umformung

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

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

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

= -4x + 2 x

= -4x +2 x -1

Jetzt wird abgeleitet:

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

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

Ableiten mit vorher vereinfachen

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= -3 x 4 +3 + ( x +3 ) · 5 x 3 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)= -3 x 4 +3 + ( x +3 ) · 5 x 3

= -3 x 4 +3 + ( 5 x 4 +15 x 3 )

= -3 x 4 +5 x 4 +15 x 3 +3

= 2 x 4 +15 x 3 +3

f'(x)= 8 x 3 +45 x 2

Ableiten ganzrational mit Parameter

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

f'(x)= -8 x 3 - t 2 x +0

= -8 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 - 1 2 x 2 -4x 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 - 1 2 x 2 -4x

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

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

x 2 - x -4 = 2 | -2

x 2 - x -6 = 0

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

x1,2 = +1 ± ( -1 ) 2 -4 · 1 · ( -6 ) 21

x1,2 = +1 ± 1 +24 2

x1,2 = +1 ± 25 2

x1 = 1 + 25 2 = 1 +5 2 = 6 2 = 3

x2 = 1 - 25 2 = 1 -5 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 - ( -2 ) -4 = 2

f '( 3 ) = 3 2 - 3 -4 = 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 - 3 2 x 2 -4x parallel zur Geraden y = 4 ist.

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

Lösung einblenden

Die Gerade y = 4 hat als Steigung m = 0 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 = 0 gelten.

Zuerst leiten wir mal f(x) ab:

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

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

Diese Ableitung muss ja = 0 sein, also setzen wir x 2 -3x -4 = 0.

x 2 -3x -4 = 0

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

x1,2 = +3 ± ( -3 ) 2 -4 · 1 · ( -4 ) 21

x1,2 = +3 ± 9 +16 2

x1,2 = +3 ± 25 2

x1 = 3 + 25 2 = 3 +5 2 = 8 2 = 4

x2 = 3 - 25 2 = 3 -5 2 = -2 2 = -1

L={ -1 ; 4 }

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

f '( -1 ) = ( -1 ) 2 -3( -1 ) -4 = 0

f '( 4 ) = 4 2 -34 -4 = 0

Stelle mit f'(x)=c finden (komplexer)

Beispiel:

Bestimme alle Stellen, an denen die Tangente an den Graph der Funktion f mit f(x)= -3x + 1 6 x 2 · ( 2x +3 )-3( x -7 ) parallel zur Geraden y = -4 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) = -3x + 1 6 x 2 · ( 2x +3 )-3( x -7 )

= -3x + ( 1 3 x 3 + 1 2 x 2 ) -3x +21

= 1 3 x 3 + 1 2 x 2 -3x -3x +21

= 1 3 x 3 + 1 2 x 2 -6x +21

Die Gerade y = -4 hat als Steigung m = 0 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 = 0 gelten.

Zuerst leiten wir mal f(x) ab:

f(x)= 1 3 x 3 + 1 2 x 2 -6x +21

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

= x 2 + x -6

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

x 2 + x -6 = 0

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

x1,2 = -1 ± 1 2 -4 · 1 · ( -6 ) 21

x1,2 = -1 ± 1 +24 2

x1,2 = -1 ± 25 2

x1 = -1 + 25 2 = -1 +5 2 = 4 2 = 2

x2 = -1 - 25 2 = -1 -5 2 = -6 2 = -3

L={ -3 ; 2 }

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

f '( -3 ) = ( -3 ) 2 -3 -6 +0 = 0

f '( 2 ) = 2 2 +2 -6 +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 4 +5x im Punkt (2|f(2)) den Wert 101?

Lösung einblenden

f(x)= t x 4 +5x

=>f'(x)= 4 t x 3 +5

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

= 4 t 2 3 +5
= 32 t +5

Dieser Wert soll ja den Wert 101 besitzen, also gilt:

32t +5 = 101 | -5
32t = 96 |:32
t = 3