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Ableiten (ganzrational)

Beispiel:

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

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

f'(x)= - x 4 +0

= - x 4

Ableiten an einem Punkt (nur ganzrational)

Beispiel:

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

Lösung einblenden

f(x)= 2 x 4 -2x

=>f'(x)= 8 x 3 -2

f'(2) = 8 2 3 -2 = 88 -2 = 64 -2 = 62

Ableiten nach Umformung

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

f(x)= x 2 +5x x

= x 2 x + 5x x

= x +5

Jetzt wird abgeleitet:

f'(x)= 1

Ableiten mit vorher vereinfachen

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= ( x -5 ) · ( 7x -1 ) - x 4 -7x 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 ) · ( 7x -1 ) - x 4 -7x

= 7 x 2 -36x +5 - x 4 -7x

= - x 4 +7 x 2 -36x -7x +5

= - x 4 +7 x 2 -43x +5

f'(x)= -4 x 3 +14x -43

Ableiten ganzrational mit Parameter

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

f'(x)= 3 x 2 -2 t 2

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 -4x 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 -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 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 - 5 2 x 2 +4x parallel zur Geraden y = -2x -2 ist.

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

Lösung einblenden

Die Gerade y = -2x -2 hat als Steigung m = -2 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 = -2 gelten.

Zuerst leiten wir mal f(x) ab:

f(x)= 1 3 x 3 - 5 2 x 2 +4x

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

Diese Ableitung muss ja = -2 sein, also setzen wir x 2 -5x +4 = -2.

x 2 -5x +4 = -2 | +2

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 +4 = -2

f '( 3 ) = 3 2 -53 +4 = -2

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

Beispiel:

Bestimme alle Stellen, an denen die Tangente an den Graph der Funktion f mit f(x)= 4 + 1 2 x · ( x +10 ) 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) = 4 + 1 2 x · ( x +10 )

= 4 + ( 1 2 x 2 +5x )

= 1 2 x 2 +5x +4

= 1 2 x 2 +5x +4

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 +5x +4

f'(x)= x +5 +0

= x +5

Diese Ableitung muss ja = 3 sein, also setzen wir x +5 +0 = 3.

x +5 = 3 | -5
x = -2

L={ -2 }

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

f '( -2 ) = -2 +5 +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)= x 3 + t x im Punkt (2|f(2)) den Wert 17?

Lösung einblenden

f(x)= x 3 + t x

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

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

= 3 2 2 + t
= 12 + t

Dieser Wert soll ja den Wert 17 besitzen, also gilt:

t +12 = 17 | -12
t = 5