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Ableiten (ganzrational)

Beispiel:

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

Lösung einblenden

f(x)= -3 x 4 +4

f'(x)= -12 x 3 +0

= -12 x 3

Ableiten an einem Punkt (nur ganzrational)

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

=>f'(x)= 8 x 3 +6 x 2

f'(1) = 8 1 3 +6 1 2 = 81 +61 = 8 +6 = 14

Ableiten nach Umformung

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

f(x)= ( -3 x 4 +3 x 3 ) · x 3

= -3 x 4 · x 3 + 3 x 3 · x 3

= -3 x 7 +3 x 6

Jetzt wird abgeleitet:

f'(x)= -21 x 6 +18 x 5

Ableiten mit vorher vereinfachen

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= -2 x 3 + ( x +4 ) · ( -7x +7 ) 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 3 + ( x +4 ) · ( -7x +7 )

= -2 x 3 + ( -7 x 2 -21x +28 )

f'(x)= -6 x 2 -14x -21

Ableiten ganzrational mit Parameter

Beispiel:

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

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

f'(x)= 12 t 2 x 2 - 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 - x 2 +3x 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 - x 2 +3x

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

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

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

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 +3 = 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 -3x parallel zur Geraden y = -2x -3 ist.

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

Lösung einblenden

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

Zuerst leiten wir mal f(x) ab:

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

f'(x)= x -3

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

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

L={ 1 }

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

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

= 5 + ( 1 2 x 2 + x )

= 1 2 x 2 + x +5

= 1 2 x 2 + x +5

Die Gerade y = 3x -1 hat als Steigung m = 3 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 = 3 gelten.

Zuerst leiten wir mal f(x) ab:

f(x)= 1 2 x 2 + x +5

f'(x)= x +1 +0

= x +1

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

x +1 = 3 | -1
x = 2

L={ 2 }

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

f '( 2 ) = 2 +1 +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)= -5 x 4 + t x im Punkt (-1|f(-1)) den Wert 21?

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

=>f'(x)= -20 x 3 + t

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

= -20 ( -1 ) 3 + t
= 20 + t

Dieser Wert soll ja den Wert 21 besitzen, also gilt:

t +20 = 21 | -20
t = 1