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Ableiten (ganzrational)

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= 5 x 4 - 1 3 x 3 und vereinfache:

Lösung einblenden

f(x)= 5 x 4 - 1 3 x 3

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

Ableiten an einem Punkt (nur ganzrational)

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

=>f'(x)= 12 x 3 -10x

f'(2) = 12 2 3 -102 = 128 -20 = 96 -20 = 76

Ableiten nach Umformung

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

f(x)= ( -2 x 4 +3x ) · x 2

= -2 x 4 · x 2 + 3x · x 2

= -2 x 6 +3 x 3

Jetzt wird abgeleitet:

f'(x)= -12 x 5 +9 x 2

Ableiten mit vorher vereinfachen

Beispiel:

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

= -4 x 5 + ( 2 x 2 +6x ) +2

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

Ableiten ganzrational mit Parameter

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= -3 t 2 x 4 - 1 6 x 2 -5 und vereinfache:

Lösung einblenden

f(x)= -3 t 2 x 4 - 1 6 x 2 -5

f'(x)= -12 t 2 x 3 - 1 3 x +0

= -12 t 2 x 3 - 1 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 - 5 2 x 2 +6x den Wert 0 hat, also dass f '(x) = 0 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 - 5 2 x 2 +6x

f'(x)= x 2 -5x +6

Diese Ableitung muss ja = 0 sein, also setzen wir x 2 -5x +6 = 0.

x 2 -5x +6 = 0

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

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

x1,2 = +5 ± ( -5 ) 2 -4 · 1 · 6 21

x1,2 = +5 ± 25 -24 2

x1,2 = +5 ± 1 2

x1 = 5 + 1 2 = 5 +1 2 = 6 2 = 3

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

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 = ( - 5 2 ) 2 - 6 = 25 4 - 6 = 25 4 - 24 4 = 1 4

x1,2 = 5 2 ± 1 4

x1 = 5 2 - 1 2 = 4 2 = 2

x2 = 5 2 + 1 2 = 6 2 = 3

L={ 2 ; 3 }

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

f '( 2 ) = 2 2 -52 +6 = 0

f '( 3 ) = 3 2 -53 +6 = 0

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 = -3x -4 ist.

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

Lösung einblenden

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 2 x 2 + x

f'(x)= x +1

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

x +1 = -3 | -1
x = -4

L={ -4 }

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

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

= 1 3 x 3 +2x +4

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

Zuerst leiten wir mal f(x) ab:

f(x)= 1 3 x 3 +2x +4

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

= x 2 +2

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

x 2 +2 = 3 | -2
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 +2 +0 = 3

f '( 1 ) = 1 2 +2 +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 = -8 |:(-2 )
t = 4