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Ableiten (ganzrational)

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= 1 6 x 3 + x und vereinfache:

Lösung einblenden

f(x)= 1 6 x 3 + x

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

Ableiten an einem Punkt (nur ganzrational)

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= 4 x 5 +3 x 2 und gib die Steigung von f an der Stelle x=0 an:

Lösung einblenden

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

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

f'(0) = 20 0 4 +60 = 200 +0 = 0

Ableiten nach Umformung

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

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

= -2 x 3 x + 5 x

= -2 x 2 + 5 x

= -2 x 2 +5 x -1

Jetzt wird abgeleitet:

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

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

Ableiten mit vorher vereinfachen

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= -2 x 5 + ( x -7 ) · ( -5x -6 ) -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)= -2 x 5 + ( x -7 ) · ( -5x -6 ) -2

= -2 x 5 + ( -5 x 2 +29x +42 ) -2

= -2 x 5 -5 x 2 +29x +40

f'(x)= -10 x 4 -10x +29

Ableiten ganzrational mit Parameter

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= 2 t x 3 +5 und vereinfache:

Lösung einblenden

f(x)= 2 t x 3 +5

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

= 6 t x 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 +3 x 2 +11x 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 3 x 3 +3 x 2 +11x

f'(x)= x 2 +6x +11

Diese Ableitung muss ja = 2 sein, also setzen wir x 2 +6x +11 = 2.

x 2 +6x +11 = 2 | -2

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 +6( -3 ) +11 = 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 2 x 2 - x parallel zur Geraden y = -3x +2 ist.

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

Lösung einblenden

Die Gerade y = -3x +2 hat als Steigung m = -3 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 = -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 = -2

L={ -2 }

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

f '( -2 ) = -2 -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 2 · ( x -9 ) +2x +6( x -3 ) parallel zur Geraden y = -x -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) = 1 3 x 2 · ( x -9 ) +2x +6( x -3 )

= 1 3 x 3 -3 x 2 +2x +6x -18

= 1 3 x 3 -3 x 2 +8x -18

Die Gerade y = -x -2 hat als Steigung m = -1 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 = -1 gelten.

Zuerst leiten wir mal f(x) ab:

f(x)= 1 3 x 3 -3 x 2 +8x -18

f'(x)= x 2 -6x +8 +0

= x 2 -6x +8

Diese Ableitung muss ja = -1 sein, also setzen wir x 2 -6x +8 +0 = -1.

x 2 -6x +8 = -1 | +1

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 +8 +0 = -1

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 4 +5x im Punkt (1|f(1)) den Wert -3?

Lösung einblenden

f(x)= t x 4 +5x

=>f'(x)= 4 t x 3 +5

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

= 4 t 1 3 +5
= 4 t +5

Dieser Wert soll ja den Wert -3 besitzen, also gilt:

4t +5 = -3 | -5
4t = -8 |:4
t = -2