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Ableiten (ganzrational)

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= 1 10 x 5 - 1 2 x und vereinfache:

Lösung einblenden

f(x)= 1 10 x 5 - 1 2 x

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

Ableiten an einem Punkt (nur ganzrational)

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= -2 x 5 -1 und gib die Steigung von f an der Stelle x=0 an:

Lösung einblenden

f(x)= -2 x 5 -1

=>f'(x)= -10 x 4 +0

= -10 x 4

f'(0) = -10 0 4 = -100 = 0

Ableiten nach Umformung

Beispiel:

Forme zuerst um. Berechne dann die Ableitung von f mit f(x)= -3 x 4 -1 x 2 .

Lösung einblenden

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

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

= -3 x 4 x 2 + -1 x 2

= -3 x 2 - 1 x 2

= -3 x 2 - x -2

Jetzt wird abgeleitet:

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

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

Ableiten mit vorher vereinfachen

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= -3 x 4 + ( x +6 ) · 7x 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)= -3 x 4 + ( x +6 ) · 7x

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

f'(x)= -12 x 3 +14x +42

Ableiten ganzrational mit Parameter

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

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

f'(x)= x 2 -4

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

x 2 -4 = -3 | +4
x 2 = 1 | 2
x1 = - 1 = -1
x2 = 1 = 1

L={ -1 ; 1 }

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

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

f '( 1 ) = 1 2 -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 + 1 2 x 2 -5x parallel zur Geraden y = x +5 ist.

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

Lösung einblenden

Die Gerade y = x +5 hat als Steigung m = 1 und als y-Achsenabschnitt c = 5 .

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 -5x

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

Diese Ableitung muss ja = 1 sein, also setzen wir x 2 + x -5 = 1.

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

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

x1,2 = - 1 2 ± 25 4

x1 = - 1 2 - 5 2 = - 6 2 = -3

x2 = - 1 2 + 5 2 = 4 2 = 2

L={ -3 ; 2 }

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

f '( -3 ) = ( -3 ) 2 -3 -5 = 1

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

= 1 + ( 1 2 x 2 - x )

= 1 2 x 2 - x +1

= 1 2 x 2 - x +1

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 - x +1

f'(x)= x -1 +0

= x -1

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

x -1 = 1 | +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 +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)= 4 x 5 + t x 2 im Punkt (2|f(2)) den Wert 324?

Lösung einblenden

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

=>f'(x)= 20 x 4 +2 t x

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

= 20 2 4 +2 t 2
= 320 +4 t

Dieser Wert soll ja den Wert 324 besitzen, also gilt:

4t +320 = 324 | -320
4t = 4 |:4
t = 1