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Ableiten (ganzrational)

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

f'(x)= -16 x 3 -12 x 2

Ableiten an einem Punkt (nur ganzrational)

Beispiel:

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

Lösung einblenden

f(x)= - x 3 - x

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

f'(-1) = -3 ( -1 ) 2 -1 = -31 -1 = -3 -1 = -4

Ableiten nach Umformung

Beispiel:

Forme zuerst um. Berechne dann die Ableitung von f mit f(x)= ( x 2 +1 ) · x .

Lösung einblenden

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

f(x)= ( x 2 +1 ) · x

= x 2 · x + 1 · x

= x 3 + x

Jetzt wird abgeleitet:

f'(x)= 3 x 2 +1

Ableiten mit vorher vereinfachen

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= ( x -5 ) · 3 x 3 +5 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)= ( x -5 ) · 3 x 3 +5 x 2

= 3 x 4 -15 x 3 +5 x 2

f'(x)= 12 x 3 -45 x 2 +10x

Ableiten ganzrational mit Parameter

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

f'(x)= 25 t 2 x 4 -4 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 -2 x 2 +6x 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 -2 x 2 +6x

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

Diese Ableitung muss ja = 3 sein, also setzen wir x 2 -4x +6 = 3.

x 2 -4x +6 = 3 | -3

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 = 6 2 = 3

x2 = 4 - 4 2 = 4 -2 2 = 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 = ( -2 ) 2 - 3 = 4 - 3 = 1

x1,2 = 2 ± 1

x1 = 2 - 1 = 1

x2 = 2 + 1 = 3

L={ 1 ; 3 }

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

f '( 1 ) = 1 2 -41 +6 = 3

f '( 3 ) = 3 2 -43 +6 = 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 - x 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 - x

f'(x)= x -1

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

x -1 = 2 | +1
x = 3

L={ 3 }

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

f '( 3 ) = 3 -1 = 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)= 6 -9( x +4 ) + 1 6 x 2 · ( 2x +3 ) parallel zur Geraden y = -3x +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) = 6 -9( x +4 ) + 1 6 x 2 · ( 2x +3 )

= 6 -9x -36 + ( 1 3 x 3 + 1 2 x 2 )

= 1 3 x 3 + 1 2 x 2 -9x +6 -36

= 1 3 x 3 + 1 2 x 2 -9x -30

Die Gerade y = -3x +4 hat als Steigung m = -3 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 = -3 gelten.

Zuerst leiten wir mal f(x) ab:

f(x)= 1 3 x 3 + 1 2 x 2 -9x -30

f'(x)= x 2 + x -9 +0

= x 2 + x -9

Diese Ableitung muss ja = -3 sein, also setzen wir x 2 + x -9 +0 = -3.

x 2 + x -9 = -3 | +3

x 2 + x -6 = 0

Lösen mit der a-b-c-Formel (Mitternachtsformel):

eingesetzt in x1,2 = - b ± b 2 -4a · c 2a ergibt:

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

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 ) 2 - ( -6 ) = 1 4 + 6 = 1 4 + 24 4 = 25 4

x1,2 = - 1 2 ± 25 4

x1 = - 1 2 - 5 2 = - 6 2 = -3

x2 = - 1 2 + 5 2 = 4 2 = 2

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 -9 +0 = -3

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

Lösung einblenden

f(x)= - x 2 + t x

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

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

= -21 + t
= -2 + t

Dieser Wert soll ja den Wert 2 besitzen, also gilt:

t -2 = 2 | +2
t = 4