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Ableiten (ganzrational)

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

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

= -2 x 2

Ableiten an einem Punkt (nur ganzrational)

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= 5x +3 und gib die Steigung von f an der Stelle x=1 an:

Lösung einblenden

f(x)= 5x +3

=>f'(x)= 5 +0

= 5

f'(1) = 5

Ableiten nach Umformung

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

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

= 4 x 3 x 2 + x x 2

= 4x + 1 x

= 4x + x -1

Jetzt wird abgeleitet:

f'(x) = 4 - x -2

f'(x)= 4 - 1 x 2

Ableiten mit vorher vereinfachen

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= ( x -1 ) · ( 6x +2 ) -5 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)= ( x -1 ) · ( 6x +2 ) -5 x 5

= 6 x 2 -4x -2 -5 x 5

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

f'(x)= -25 x 4 +12x -4

Ableiten ganzrational mit Parameter

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= 1 4 t 2 x 4 +4 t und vereinfache:

Lösung einblenden

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

f'(x)= t 2 x 3 +0

= t 2 x 3

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 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 2 x 2

f'(x)= x

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

x = 1

L={ 1 }

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

f '( 1 ) = 1 = 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 3 x 3 + 1 2 x 2 -8x parallel zur Geraden y = -2x +5 ist.

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

Lösung einblenden

Die Gerade y = -2x +5 hat als Steigung m = -2 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 = -2 gelten.

Zuerst leiten wir mal f(x) ab:

f(x)= 1 3 x 3 + 1 2 x 2 -8x

f'(x)= x 2 + x -8

Diese Ableitung muss ja = -2 sein, also setzen wir x 2 + x -8 = -2.

x 2 + x -8 = -2 | +2

x 2 + x -6 = 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 · ( -6 ) 21

x1,2 = -1 ± 1 +24 2

x1,2 = -1 ± 25 2

x1 = -1 + 25 2 = -1 +5 2 = 4 2 = 2

x2 = -1 - 25 2 = -1 -5 2 = -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 = ( 1 2 ) 2 - ( -6 ) = 1 4 + 6 = 1 4 + 24 4 = 25 4

x1,2 = - 1 2 ± 25 4

x1 = - 1 2 - 5 2 = - 6 2 = -3

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

L={ -3 ; 2 }

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

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

f '( 2 ) = 2 2 +2 -8 = -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)= -5 + 1 3 x · ( x 2 +3 ) parallel zur Geraden y = 2x -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) = -5 + 1 3 x · ( x 2 +3 )

= -5 + ( 1 3 x 3 + x )

= 1 3 x 3 + x -5

= 1 3 x 3 + x -5

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 + x -5

f'(x)= x 2 +1 +0

= x 2 +1

Diese Ableitung muss ja = 2 sein, also setzen wir x 2 +1 +0 = 2.

x 2 +1 = 2 | -1
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 +1 +0 = 2

f '( 1 ) = 1 2 +1 +0 = 2

Ableiten an einem Punkt mit Parameter

Beispiel:

Für welches t hat die Steigung der Tangente an den Graph von f mit f(x)= x 6 + t x im Punkt (-1|f(-1)) den Wert -8?

Lösung einblenden

f(x)= x 6 + t x

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

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

= 6 ( -1 ) 5 + t
= -6 + t

Dieser Wert soll ja den Wert -8 besitzen, also gilt:

t -6 = -8 | +6
t = -2