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Ableiten (ganzrational)

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

f'(x)= -9 x 2 +6x

Ableiten an einem Punkt (nur ganzrational)

Beispiel:

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

Lösung einblenden

f(x)= 3 x 4 -3x

=>f'(x)= 12 x 3 -3

f'(2) = 12 2 3 -3 = 128 -3 = 96 -3 = 93

Ableiten nach Umformung

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

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

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

= -x -4

Jetzt wird abgeleitet:

f'(x)= -1

Ableiten mit vorher vereinfachen

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= -7 x 2 + ( x -6 ) · ( -7 x 3 ) 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)= -7 x 2 + ( x -6 ) · ( -7 x 3 )

= -7 x 2 + ( -7 x 4 +42 x 3 )

= -7 x 4 +42 x 3 -7 x 2

f'(x)= -28 x 3 +126 x 2 -14x

Ableiten ganzrational mit Parameter

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= - 1 15 t 2 x 5 - 1 4 x 4 +5 t x und vereinfache:

Lösung einblenden

f(x)= - 1 15 t 2 x 5 - 1 4 x 4 +5 t x

f'(x)= - 1 3 t 2 x 4 - x 3 +5 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 - 1 2 x 2 -7x 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 3 x 3 - 1 2 x 2 -7x

f'(x)= x 2 - x -7

Diese Ableitung muss ja = -1 sein, also setzen wir x 2 - x -7 = -1.

x 2 - x -7 = -1 | +1

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 = 6 2 = 3

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

x1,2 = 1 2 ± 25 4

x1 = 1 2 - 5 2 = - 4 2 = -2

x2 = 1 2 + 5 2 = 6 2 = 3

L={ -2 ; 3 }

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

f '( -2 ) = ( -2 ) 2 - ( -2 ) -7 = -1

f '( 3 ) = 3 2 - 3 -7 = -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 +3 x 2 +9x parallel zur Geraden y = x +1 ist.

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

Lösung einblenden

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 +3 x 2 +9x

f'(x)= x 2 +6x +9

Diese Ableitung muss ja = 1 sein, also setzen wir x 2 +6x +9 = 1.

x 2 +6x +9 = 1 | -1

x 2 +6x +8 = 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 · 8 21

x1,2 = -6 ± 36 -32 2

x1,2 = -6 ± 4 2

x1 = -6 + 4 2 = -6 +2 2 = -4 2 = -2

x2 = -6 - 4 2 = -6 -2 2 = -8 2 = -4

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 - 8 = 9 - 8 = 1

x1,2 = -3 ± 1

x1 = -3 - 1 = -4

x2 = -3 + 1 = -2

L={ -4 ; -2 }

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

f '( -4 ) = ( -4 ) 2 +6( -4 ) +9 = 1

f '( -2 ) = ( -2 ) 2 +6( -2 ) +9 = 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)= 5 + 1 2 x · ( 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) = 5 + 1 2 x · ( x +6 )

= 5 + ( 1 2 x 2 +3x )

= 1 2 x 2 +3x +5

= 1 2 x 2 +3x +5

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 2 x 2 +3x +5

f'(x)= x +3 +0

= x +3

Diese Ableitung muss ja = -1 sein, also setzen wir x +3 +0 = -1.

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

L={ -4 }

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

f '( -4 ) = -4 +3 +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 6 -2x im Punkt (1|f(1)) den Wert 16?

Lösung einblenden

f(x)= t x 6 -2x

=>f'(x)= 6 t x 5 -2

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

= 6 t 1 5 -2
= 6 t -2

Dieser Wert soll ja den Wert 16 besitzen, also gilt:

6t -2 = 16 | +2
6t = 18 |:6
t = 3