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Ableiten (ganzrational)

Beispiel:

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

Lösung einblenden

f(x)= 4 3 x 3 + x

f'(x)= 4 x 2 +1

Ableiten an einem Punkt (nur ganzrational)

Beispiel:

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

Lösung einblenden

f(x)= 4 x 2 +4x

=>f'(x)= 8x +4

f'(0) = 80 +4 = 0 +4 = 4

Ableiten nach Umformung

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

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

= 5 x 2 x 3 + 2x x 3

= 5 x + 2 x 2

= 5 x -1 +2 x -2

Jetzt wird abgeleitet:

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

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

Ableiten mit vorher vereinfachen

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= -2x + ( x +5 ) · ( 3x +6 ) +4 x 5 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)= -2x + ( x +5 ) · ( 3x +6 ) +4 x 5

= -2x + ( 3 x 2 +21x +30 ) +4 x 5

= 4 x 5 +3 x 2 -2x +21x +30

= 4 x 5 +3 x 2 +19x +30

f'(x)= 20 x 4 +6x +19

Ableiten ganzrational mit Parameter

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

f'(x)= 6 t 2 x 2 +6 t x +0

= 6 t 2 x 2 +6 t 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 - 1 2 x 2 -3x 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 - 1 2 x 2 -3x

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

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

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

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 ) -3 = -1

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

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

Lösung einblenden

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 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 = -3

L={ -3 }

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

f '( -3 ) = -3 +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 + 1 2 x · ( x -4 ) parallel zur Geraden y = -5 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 + 1 2 x · ( x -4 )

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

= 1 2 x 2 -2x -1

= 1 2 x 2 -2x -1

Die Gerade y = -5 hat als Steigung m = 0 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 = 0 gelten.

Zuerst leiten wir mal f(x) ab:

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

f'(x)= x -2 +0

= x -2

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

x -2 = 0 | +2
x = 2

L={ 2 }

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

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

Lösung einblenden

f(x)= t x 2 +2x

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

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

= 2 t ( -1 ) +2
= -2 t +2

Dieser Wert soll ja den Wert 12 besitzen, also gilt:

-2t +2 = 12 | -2
-2t = 10 |:(-2 )
t = -5