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Ableiten (ganzrational)

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

f'(x)= 8 x 3 -15 x 2

Ableiten an einem Punkt (nur ganzrational)

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= 2 x 2 +4x und gib die Steigung von f an der Stelle x=0 an:

Lösung einblenden

f(x)= 2 x 2 +4x

=>f'(x)= 4x +4

f'(0) = 40 +4 = 0 +4 = 4

Ableiten nach Umformung

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

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

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

= -2 x 2 -4x

Jetzt wird abgeleitet:

f'(x)= -4x -4

Ableiten mit vorher vereinfachen

Beispiel:

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

= -6 + ( 2 x 2 +6x -36 ) -4 x 2

= 2 x 2 -4 x 2 +6x -6 -36

= -2 x 2 +6x -42

f'(x)= -4x +6

Ableiten ganzrational mit Parameter

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

f'(x)= - t 2 x 2 - x -2 t 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 -10x den Wert -1 hat, also dass f '(x) = -1 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 -10x

f'(x)= x 2 -10

Diese Ableitung muss ja = -1 sein, also setzen wir x 2 -10 = -1.

x 2 -10 = -1 | +10
x 2 = 9 | 2
x1 = - 9 = -3
x2 = 9 = 3

L={ -3 ; 3 }

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

f '( -3 ) = ( -3 ) 2 -10 = -1

f '( 3 ) = 3 2 -10 = -1

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

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

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

x 2 +2x -3 = 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 · ( -3 ) 21

x1,2 = -2 ± 4 +12 2

x1,2 = -2 ± 16 2

x1 = -2 + 16 2 = -2 +4 2 = 2 2 = 1

x2 = -2 - 16 2 = -2 -4 2 = -6 2 = -3

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 - ( -3 ) = 1+ 3 = 4

x1,2 = -1 ± 4

x1 = -1 - 2 = -3

x2 = -1 + 2 = 1

L={ -3 ; 1 }

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

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

f '( 1 ) = 1 2 +21 -3 = 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)= 3( x -3 ) + 1 3 x 2 · ( x +6 ) -4 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) = 3( x -3 ) + 1 3 x 2 · ( x +6 ) -4

= 3x -9 + ( 1 3 x 3 +2 x 2 ) -4

= 1 3 x 3 +2 x 2 +3x -9 -4

= 1 3 x 3 +2 x 2 +3x -13

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 +2 x 2 +3x -13

f'(x)= x 2 +4x +3 +0

= x 2 +4x +3

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

x 2 +4x +3 = 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 · 3 21

x1,2 = -4 ± 16 -12 2

x1,2 = -4 ± 4 2

x1 = -4 + 4 2 = -4 +2 2 = -2 2 = -1

x2 = -4 - 4 2 = -4 -2 2 = -6 2 = -3

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 - 3 = 4 - 3 = 1

x1,2 = -2 ± 1

x1 = -2 - 1 = -3

x2 = -2 + 1 = -1

L={ -3 ; -1 }

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

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

f '( -1 ) = ( -1 ) 2 +4( -1 ) +3 +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 +5x im Punkt (2|f(2)) den Wert -7?

Lösung einblenden

f(x)= t x 2 +5x

=>f'(x)= 2 t x +5

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

= 2 t 2 +5
= 4 t +5

Dieser Wert soll ja den Wert -7 besitzen, also gilt:

4t +5 = -7 | -5
4t = -12 |:4
t = -3