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Ableiten (ganzrational)

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

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

= -2 x 2

Ableiten an einem Punkt (nur ganzrational)

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= 3 x 5 -3x und gib die Steigung von f an der Stelle x=0 an:

Lösung einblenden

f(x)= 3 x 5 -3x

=>f'(x)= 15 x 4 -3

f'(0) = 15 0 4 -3 = 150 -3 = -3

Ableiten nach Umformung

Beispiel:

Forme zuerst um. Berechne dann die Ableitung von f mit f(x)= ( 3 x 3 +5 ) · x 2 .

Lösung einblenden

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

f(x)= ( 3 x 3 +5 ) · x 2

= 3 x 3 · x 2 + 5 · x 2

= 3 x 5 +5 x 2

Jetzt wird abgeleitet:

f'(x)= 15 x 4 +10x

Ableiten mit vorher vereinfachen

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= ( x -5 ) · 3 x 3 +2 x 4 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 +2 x 4

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

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

= 5 x 4 -15 x 3

f'(x)= 20 x 3 -45 x 2

Ableiten ganzrational mit Parameter

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= 1 5 t 2 x 5 + t 2 x 2 + 2 3 x und vereinfache:

Lösung einblenden

f(x)= 1 5 t 2 x 5 + t 2 x 2 + 2 3 x

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

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 + x 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 - 1 2 x 2 + x

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

Diese Ableitung muss ja = 3 sein, also setzen wir x 2 - x +1 = 3.

x 2 - x +1 = 3 | -3

x 2 - x -2 = 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 · ( -2 ) 21

x1,2 = +1 ± 1 +8 2

x1,2 = +1 ± 9 2

x1 = 1 + 9 2 = 1 +3 2 = 4 2 = 2

x2 = 1 - 9 2 = 1 -3 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 = ( - 1 2 ) 2 - ( -2 ) = 1 4 + 2 = 1 4 + 8 4 = 9 4

x1,2 = 1 2 ± 9 4

x1 = 1 2 - 3 2 = - 2 2 = -1

x2 = 1 2 + 3 2 = 4 2 = 2

L={ -1 ; 2 }

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

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

f '( 2 ) = 2 2 - 2 +1 = 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 +3x parallel zur Geraden y = x -1 ist.

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

Lösung einblenden

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

Zuerst leiten wir mal f(x) ab:

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

f'(x)= x +3

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

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

L={ -2 }

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

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

= 1 3 x 3 -2 x 2 -3

Die Gerade y = -3x -2 hat als Steigung m = -3 und als y-Achsenabschnitt c = -2 .

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 -2 x 2 -3

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

= x 2 -4x

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

x 2 -4x = -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 +0 = -3

f '( 3 ) = 3 2 -43 +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)= t x 6 +3x im Punkt (2|f(2)) den Wert -381?

Lösung einblenden

f(x)= t x 6 +3x

=>f'(x)= 6 t x 5 +3

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

= 6 t 2 5 +3
= 192 t +3

Dieser Wert soll ja den Wert -381 besitzen, also gilt:

192t +3 = -381 | -3
192t = -384 |:192
t = -2