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Ableiten (ganzrational)

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

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

Ableiten an einem Punkt (nur ganzrational)

Beispiel:

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

Lösung einblenden

f(x)= -4x -1

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

= -4

f'(3) = -4

Ableiten nach Umformung

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

f(x)= ( -2 x 2 +4x ) · x 2

= -2 x 2 · x 2 + 4x · x 2

= -2 x 4 +4 x 3

Jetzt wird abgeleitet:

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

Ableiten mit vorher vereinfachen

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= -6 x 4 + ( x +5 ) · ( 6x +5 ) -7 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)= -6 x 4 + ( x +5 ) · ( 6x +5 ) -7

= -6 x 4 + ( 6 x 2 +35x +25 ) -7

= -6 x 4 +6 x 2 +35x +18

f'(x)= -24 x 3 +12x +35

Ableiten ganzrational mit Parameter

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

f'(x)= -8 x 3 -3 x 2 +0

= -8 x 3 -3 x 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 - x 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

f'(x)= x 2 -1

Diese Ableitung muss ja = 3 sein, also setzen wir x 2 -1 = 3.

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

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

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

Diese Ableitung muss ja = -1 sein, also setzen wir x 2 -3x +1 = -1.

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

x 2 -3x +2 = 0

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

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

x1,2 = +3 ± ( -3 ) 2 -4 · 1 · 2 21

x1,2 = +3 ± 9 -8 2

x1,2 = +3 ± 1 2

x1 = 3 + 1 2 = 3 +1 2 = 4 2 = 2

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

x1,2 = 3 2 ± 1 4

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

x2 = 3 2 + 1 2 = 4 2 = 2

L={ 1 ; 2 }

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

f '( 1 ) = 1 2 -31 +1 = -1

f '( 2 ) = 2 2 -32 +1 = -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 3 x · ( x 2 +6 ) parallel zur Geraden y = 3x +5 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 = 3x +5 hat als Steigung m = 3 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 = 3 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 = 3 sein, also setzen wir x 2 +2 +0 = 3.

x 2 +2 = 3 | -2
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 +2 +0 = 3

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

Ableiten an einem Punkt mit Parameter

Beispiel:

Für welches t hat die Steigung der Tangente an den Graph von f mit f(x)= -5 x 4 + t x 3 im Punkt (1|f(1)) den Wert -23?

Lösung einblenden

f(x)= -5 x 4 + t x 3

=>f'(x)= -20 x 3 +3 t x 2

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

= -20 1 3 +3 t 1 2
= -20 +3 t

Dieser Wert soll ja den Wert -23 besitzen, also gilt:

3t -20 = -23 | +20
3t = -3 |:3
t = -1