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Ableiten (ganzrational)

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= 1 4 x 4 + 1 2 x 3 und vereinfache:

Lösung einblenden

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

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

Ableiten an einem Punkt (nur ganzrational)

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

=>f'(x)= -9 x 2 +4

f'(3) = -9 3 2 +4 = -99 +4 = -81 +4 = -77

Ableiten nach Umformung

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

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

= -3 x 3 x + 5x x

= -3 x 2 +5

Jetzt wird abgeleitet:

f'(x)= -6x

Ableiten mit vorher vereinfachen

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= -2 +8 x 5 + ( x +1 ) · ( -4x +6 ) 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 +8 x 5 + ( x +1 ) · ( -4x +6 )

= -2 +8 x 5 + ( -4 x 2 +2x +6 )

= 8 x 5 -4 x 2 +2x -2 +6

= 8 x 5 -4 x 2 +2x +4

f'(x)= 40 x 4 -8x +2

Ableiten ganzrational mit Parameter

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

f'(x)= 4 x 2 -2 t

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 + x 2 -2x 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 + x 2 -2x

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

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

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

x 2 +2x +1 = 0

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

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

x1,2 = -2 ± 2 2 -4 · 1 · 1 21

x1,2 = -2 ± 4 -4 2

x1,2 = -2 ± 0 2

Da die Wurzel Null ist, gibt es nur eine Lösung:

x = -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 - 1 = 1 - 1 = 0

Da die Diskriminante D = 0 ist, hat die quadratische Gleichung nur eine Lösunng.

x = -1 ± 0 = -1

L={ -1 }

-1 ist 2-fache Lösung!

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

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

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

Lösung einblenden

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 2 x 2 -2x

f'(x)= x -2

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

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

L={ -1 }

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

f '( -1 ) = -1 -2 = -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)= 3x + 1 3 x 2 · ( x +6 ) + ( x +6 ) 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) = 3x + 1 3 x 2 · ( x +6 ) + ( x +6 )

= 3x + ( 1 3 x 3 +2 x 2 ) + x +6

= 1 3 x 3 +2 x 2 +3x + x +6

= 1 3 x 3 +2 x 2 +4x +6

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 +2 x 2 +4x +6

f'(x)= x 2 +4x +4 +0

= x 2 +4x +4

Diese Ableitung muss ja = 1 sein, also setzen wir x 2 +4x +4 +0 = 1.

x 2 +4x +4 = 1 | -1

x 2 +4x +3 = 0

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

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

x1,2 = -4 ± 4 2 -4 · 1 · 3 21

x1,2 = -4 ± 16 -12 2

x1,2 = -4 ± 4 2

x1 = -4 + 4 2 = -4 +2 2 = -2 2 = -1

x2 = -4 - 4 2 = -4 -2 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 = 2 2 - 3 = 4 - 3 = 1

x1,2 = -2 ± 1

x1 = -2 - 1 = -3

x2 = -2 + 1 = -1

L={ -3 ; -1 }

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

f '( -3 ) = ( -3 ) 2 +4( -3 ) +4 +0 = 1

f '( -1 ) = ( -1 ) 2 +4( -1 ) +4 +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 3 +3 x 2 im Punkt (-2|f(-2)) den Wert 48?

Lösung einblenden

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

=>f'(x)= 3 t x 2 +6x

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

= 3 t ( -2 ) 2 +6( -2 )
= 12 t -12

Dieser Wert soll ja den Wert 48 besitzen, also gilt:

12t -12 = 48 | +12
12t = 60 |:12
t = 5