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Ableiten (ganzrational)

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= 4 9 x 3 -2 x 2 und vereinfache:

Lösung einblenden

f(x)= 4 9 x 3 -2 x 2

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

Ableiten an einem Punkt (nur ganzrational)

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= 4 x 5 + x 2 und gib die Steigung von f an der Stelle x=3 an:

Lösung einblenden

f(x)= 4 x 5 + x 2

=>f'(x)= 20 x 4 +2x

f'(3) = 20 3 4 +23 = 2081 +6 = 1620 +6 = 1626

Ableiten nach Umformung

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

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

= - x 4 x 3 + 2x x 3

= -x + 2 x 2

= -x +2 x -2

Jetzt wird abgeleitet:

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

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

Ableiten mit vorher vereinfachen

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= ( x -2 ) · ( 7x -5 ) -3 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 -2 ) · ( 7x -5 ) -3 x 2

= 7 x 2 -19x +10 -3 x 2

= 7 x 2 -3 x 2 -19x +10

= 4 x 2 -19x +10

f'(x)= 8x -19

Ableiten ganzrational mit Parameter

Beispiel:

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

Lösung einblenden

f(x)= x 5 - 1 3 t x

f'(x)= 5 x 4 - 1 3 t

Stelle mit f'(x)=c finden (algebr.)

Beispiel:

Bestimme alle Stellen, an denen die Ableitung der Funktion f mit f(x)= 1 2 x 2 -4x 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 2 x 2 -4x

f'(x)= x -4

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

x -4 = -2 | +4
x = 2

L={ 2 }

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

f '( 2 ) = 2 -4 = -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 3 x 3 -4x parallel zur Geraden y = -3x -3 ist.

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

Lösung einblenden

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

Zuerst leiten wir mal f(x) ab:

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

f'(x)= x 2 -4

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

x 2 -4 = -3 | +4
x 2 = 1 | 2
x1 = - 1 = -1
x2 = 1 = 1

L={ -1 ; 1 }

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

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

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

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 -9 )+12( x -5 ) +6 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) = 1 3 x 2 · ( x -9 )+12( x -5 ) +6

= 1 3 x 3 -3 x 2 +12x -60 +6

= 1 3 x 3 -3 x 2 +12x -54

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 -3 x 2 +12x -54

f'(x)= x 2 -6x +12 +0

= x 2 -6x +12

Diese Ableitung muss ja = 3 sein, also setzen wir x 2 -6x +12 +0 = 3.

x 2 -6x +12 = 3 | -3

x 2 -6x +9 = 0

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

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

x1,2 = +6 ± ( -6 ) 2 -4 · 1 · 9 21

x1,2 = +6 ± 36 -36 2

x1,2 = +6 ± 0 2

Da die Wurzel Null ist, gibt es nur eine Lösung:

x = 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 = ( -3 ) 2 - 9 = 9 - 9 = 0

Da die Diskriminante D = 0 ist, hat die quadratische Gleichung nur eine Lösunng.

x = 3 ± 0 = 3

L={ 3 }

3 ist 2-fache Lösung!

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

f '( 3 ) = 3 2 -63 +12 +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 2 - x im Punkt (1|f(1)) den Wert 9?

Lösung einblenden

f(x)= t x 2 - x

=>f'(x)= 2 t x -1

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

= 2 t 1 -1
= 2 t -1

Dieser Wert soll ja den Wert 9 besitzen, also gilt:

2t -1 = 9 | +1
2t = 10 |:2
t = 5