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Ableiten (ganzrational)

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

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

Ableiten an einem Punkt (nur ganzrational)

Beispiel:

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

Lösung einblenden

f(x)= 5x -5

=>f'(x)= 5 +0

= 5

f'(-1) = 5

Ableiten nach Umformung

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

f(x)= ( - x 2 - x ) · x 2

= - x 2 · x 2 -x · x 2

= - x 4 - x 3

Jetzt wird abgeleitet:

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

Ableiten mit vorher vereinfachen

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= -2 - x 3 + ( x +3 ) · 4x 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 3 + ( x +3 ) · 4x

= -2 - x 3 + ( 4 x 2 +12x )

= - x 3 +4 x 2 +12x -2

f'(x)= -3 x 2 +8x +12

Ableiten ganzrational mit Parameter

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

f'(x)= -6 t x 2 -10 t 2 x +0

= -6 t x 2 -10 t 2 x

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 +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 2 x 2 +4x

f'(x)= x +4

Diese Ableitung muss ja = 3 sein, also setzen wir x +4 = 3.

x +4 = 3 | -4
x = -1

L={ -1 }

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

f '( -1 ) = -1 +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 -2 x 2 +3x parallel zur Geraden y = 4 ist.

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

Lösung einblenden

Die Gerade y = 4 hat als Steigung m = 0 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 = 0 gelten.

Zuerst leiten wir mal f(x) ab:

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

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

Diese Ableitung muss ja = 0 sein, also setzen wir x 2 -4x +3 = 0.

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 = 6 2 = 3

x2 = 4 - 4 2 = 4 -2 2 = 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 = ( -2 ) 2 - 3 = 4 - 3 = 1

x1,2 = 2 ± 1

x1 = 2 - 1 = 1

x2 = 2 + 1 = 3

L={ 1 ; 3 }

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

f '( 1 ) = 1 2 -41 +3 = 0

f '( 3 ) = 3 2 -43 +3 = 0

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

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

= 1 3 x 3 -2x -1

= 1 3 x 3 -2x -1

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 -2x -1

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

= x 2 -2

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

x 2 -2 = 2 | +2
x 2 = 4 | 2
x1 = - 4 = -2
x2 = 4 = 2

L={ -2 ; 2 }

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

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

f '( 2 ) = 2 2 -2 +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)= t x 2 -4x im Punkt (1|f(1)) den Wert 4?

Lösung einblenden

f(x)= t x 2 -4x

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

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

= 2 t 1 -4
= 2 t -4

Dieser Wert soll ja den Wert 4 besitzen, also gilt:

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