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Ableiten (ganzrational)

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= 1 9 x 3 +3 x 2 und vereinfache:

Lösung einblenden

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

f'(x)= 1 3 x 2 +6x

Ableiten an einem Punkt (nur ganzrational)

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= x 5 +4 x 3 und gib die Steigung von f an der Stelle x=1 an:

Lösung einblenden

f(x)= x 5 +4 x 3

=>f'(x)= 5 x 4 +12 x 2

f'(1) = 5 1 4 +12 1 2 = 51 +121 = 5 +12 = 17

Ableiten nach Umformung

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

f(x)= x 2 -4 x

= x 2 x + -4 x

= x - 4 x

= x -4 x -1

Jetzt wird abgeleitet:

f'(x) = 1 +4 x -2

f'(x)= 1 + 4 x 2

Ableiten mit vorher vereinfachen

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= - x 3 -8 + ( x +2 ) · 7 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)= - x 3 -8 + ( x +2 ) · 7 x 3

= - x 3 -8 + ( 7 x 4 +14 x 3 )

= 7 x 4 - x 3 +14 x 3 -8

= 7 x 4 +13 x 3 -8

f'(x)= 28 x 3 +39 x 2

Ableiten ganzrational mit Parameter

Beispiel:

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

Lösung einblenden

f(x)= t 2 x 3 + 2 3 x 2 +5

f'(x)= 3 t 2 x 2 + 4 3 x +0

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

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

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

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

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 ) -1 = 2

f '( 1 ) = 1 2 +21 -1 = 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 -2x parallel zur Geraden y = -x -5 ist.

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

Lösung einblenden

Die Gerade y = -x -5 hat als Steigung m = -1 und als y-Achsenabschnitt c = -5 .

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 = -1 gelten.

Zuerst leiten wir mal f(x) ab:

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

f'(x)= x -2

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

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

L={ 1 }

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

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

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

Beispiel:

Bestimme alle Stellen, an denen die Tangente an den Graph der Funktion f mit f(x)= 1 3 x · ( x 2 -24 ) -4 parallel zur Geraden y = x +3 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) = 1 3 x · ( x 2 -24 ) -4

= 1 3 x 3 -8x -4

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

Zuerst leiten wir mal f(x) ab:

f(x)= 1 3 x 3 -8x -4

f'(x)= x 2 -8 +0

= x 2 -8

Diese Ableitung muss ja = 1 sein, also setzen wir x 2 -8 +0 = 1.

x 2 -8 = 1 | +8
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 -8 +0 = 1

f '( 3 ) = 3 2 -8 +0 = 1

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 6 -5x im Punkt (2|f(2)) den Wert -773?

Lösung einblenden

f(x)= t x 6 -5x

=>f'(x)= 6 t x 5 -5

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

= 6 t 2 5 -5
= 192 t -5

Dieser Wert soll ja den Wert -773 besitzen, also gilt:

192t -5 = -773 | +5
192t = -768 |:192
t = -4