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Ableiten (ganzrational)

Beispiel:

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

Lösung einblenden

f(x)= - 1 6 x 4 -5

f'(x)= - 2 3 x 3 +0

= - 2 3 x 3

Ableiten an einem Punkt (nur ganzrational)

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= -4 x 4 +3x und gib die Steigung von f an der Stelle x=-1 an:

Lösung einblenden

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

=>f'(x)= -16 x 3 +3

f'(-1) = -16 ( -1 ) 3 +3 = -16( -1 ) +3 = 16 +3 = 19

Ableiten nach Umformung

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

f(x)= 2 x 4 -3 x

= 2 x 4 x + -3 x

= 2 x 3 - 3 x

= 2 x 3 -3 x -1

Jetzt wird abgeleitet:

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

f'(x)= 6 x 2 + 3 x 2

Ableiten mit vorher vereinfachen

Beispiel:

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

= 6 x 2 -14x +4 -2 x 4 -8

= -2 x 4 +6 x 2 -14x +4 -8

= -2 x 4 +6 x 2 -14x -4

f'(x)= -8 x 3 +12x -14

Ableiten ganzrational mit Parameter

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= 2 9 x 3 -3 x 2 -4 t und vereinfache:

Lösung einblenden

f(x)= 2 9 x 3 -3 x 2 -4 t

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

= 2 3 x 2 -6x

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 -2x 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 -2x

f'(x)= x -2

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

x -2 = 1 | +2
x = 3

L={ 3 }

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

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

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

Lösung einblenden

Die Gerade y = x +3 hat als Steigung m = 1 und als y-Achsenabschnitt c = 3 .

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 - 1 2 x 2 -11x

f'(x)= x 2 - x -11

Diese Ableitung muss ja = 1 sein, also setzen wir x 2 - x -11 = 1.

x 2 - x -11 = 1 | -1

x 2 - x -12 = 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 · ( -12 ) 21

x1,2 = +1 ± 1 +48 2

x1,2 = +1 ± 49 2

x1 = 1 + 49 2 = 1 +7 2 = 8 2 = 4

x2 = 1 - 49 2 = 1 -7 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 - ( -12 ) = 1 4 + 12 = 1 4 + 48 4 = 49 4

x1,2 = 1 2 ± 49 4

x1 = 1 2 - 7 2 = - 6 2 = -3

x2 = 1 2 + 7 2 = 8 2 = 4

L={ -3 ; 4 }

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

f '( -3 ) = ( -3 ) 2 - ( -3 ) -11 = 1

f '( 4 ) = 4 2 - 4 -11 = 1

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

Beispiel:

Bestimme alle Stellen, an denen die Tangente an den Graph der Funktion f mit f(x)= -x + 1 6 x 2 · ( 2x +3 )+0 parallel zur Geraden y = x +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) = -x + 1 6 x 2 · ( 2x +3 )+0

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

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

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

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

Zuerst leiten wir mal f(x) ab:

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

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

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

x 2 + x -1 = 1 | -1

x 2 + x -2 = 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 · ( -2 ) 21

x1,2 = -1 ± 1 +8 2

x1,2 = -1 ± 9 2

x1 = -1 + 9 2 = -1 +3 2 = 2 2 = 1

x2 = -1 - 9 2 = -1 -3 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 = ( 1 2 ) 2 - ( -2 ) = 1 4 + 2 = 1 4 + 8 4 = 9 4

x1,2 = - 1 2 ± 9 4

x1 = - 1 2 - 3 2 = - 4 2 = -2

x2 = - 1 2 + 3 2 = 2 2 = 1

L={ -2 ; 1 }

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

f '( -2 ) = ( -2 ) 2 -2 -1 = 1

f '( 1 ) = 1 2 +1 -1 = 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 5 + x im Punkt (1|f(1)) den Wert -19?

Lösung einblenden

f(x)= t x 5 + x

=>f'(x)= 5 t x 4 +1

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

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

Dieser Wert soll ja den Wert -19 besitzen, also gilt:

5t +1 = -19 | -1
5t = -20 |:5
t = -4