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Ableiten (ganzrational)

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= 1 5 x 5 + 4 3 x und vereinfache:

Lösung einblenden

f(x)= 1 5 x 5 + 4 3 x

f'(x)= x 4 + 4 3

Ableiten an einem Punkt (nur ganzrational)

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= 3 x 4 -2 x 2 und gib die Steigung von f an der Stelle x=0 an:

Lösung einblenden

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

=>f'(x)= 12 x 3 -4x

f'(0) = 12 0 3 -40 = 120 +0 = 0

Ableiten nach Umformung

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

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

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

= 3x + 3 x

= 3x +3 x -1

Jetzt wird abgeleitet:

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

f'(x)= 3 - 3 x 2

Ableiten mit vorher vereinfachen

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= - x 4 + ( x +1 ) · ( -7x +4 ) 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 4 + ( x +1 ) · ( -7x +4 )

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

f'(x)= -4 x 3 -14x -3

Ableiten ganzrational mit Parameter

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

f'(x)= 9 t x 2 +0

= 9 t x 2

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 -2 hat, also dass f '(x) = -2 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 = -2 sein, also setzen wir x -4 = -2.

x -4 = -2 | +4
x = 2

L={ 2 }

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

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

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 +6x parallel zur Geraden y = 3x -2 ist.

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

Lösung einblenden

Die Gerade y = 3x -2 hat als Steigung m = 3 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 = 3 gelten.

Zuerst leiten wir mal f(x) ab:

f(x)= 1 3 x 3 +2 x 2 +6x

f'(x)= x 2 +4x +6

Diese Ableitung muss ja = 3 sein, also setzen wir x 2 +4x +6 = 3.

x 2 +4x +6 = 3 | -3

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 = -2 2 = -1

x2 = -4 - 4 2 = -4 -2 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 = 2 2 - 3 = 4 - 3 = 1

x1,2 = -2 ± 1

x1 = -2 - 1 = -3

x2 = -2 + 1 = -1

L={ -3 ; -1 }

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

f '( -3 ) = ( -3 ) 2 +4( -3 ) +6 = 3

f '( -1 ) = ( -1 ) 2 +4( -1 ) +6 = 3

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 3 x 2 · ( x -3 ) +6 + ( x +5 ) parallel zur Geraden y = -3 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 3 x 2 · ( x -3 ) +6 + ( x +5 )

= 1 3 x 3 - x 2 +6 + x +5

= 1 3 x 3 - x 2 + x +6 +5

= 1 3 x 3 - x 2 + x +11

Die Gerade y = -3 hat als Steigung m = 0 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 = 0 gelten.

Zuerst leiten wir mal f(x) ab:

f(x)= 1 3 x 3 - x 2 + x +11

f'(x)= x 2 -2x +1 +0

= x 2 -2x +1

Diese Ableitung muss ja = 0 sein, also setzen wir x 2 -2x +1 +0 = 0.

x 2 -2x +1 = 0

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

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

x1,2 = +2 ± ( -2 ) 2 -4 · 1 · 1 21

x1,2 = +2 ± 4 -4 2

x1,2 = +2 ± 0 2

Da die Wurzel Null ist, gibt es nur eine Lösung:

x = 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 = ( -1 ) 2 - 1 = 1 - 1 = 0

Da die Diskriminante D = 0 ist, hat die quadratische Gleichung nur eine Lösunng.

x = 1 ± 0 = 1

L={ 1 }

1 ist 2-fache Lösung!

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

f '( 1 ) = 1 2 -21 +1 +0 = 0

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 3 +4 x 2 im Punkt (1|f(1)) den Wert 23?

Lösung einblenden

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

=>f'(x)= 3 t x 2 +8x

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

= 3 t 1 2 +81
= 3 t +8

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

3t +8 = 23 | -8
3t = 15 |:3
t = 5