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Ableiten (ganzrational)

Beispiel:

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

Lösung einblenden

f(x)= -2 x 4 -5

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

= -8 x 3

Ableiten an einem Punkt (nur ganzrational)

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= -4 x 2 - x und gib die Steigung von f an der Stelle x=1 an:

Lösung einblenden

f(x)= -4 x 2 - x

=>f'(x)= -8x -1

f'(1) = -81 -1 = -8 -1 = -9

Ableiten nach Umformung

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

f(x)= ( 4 x 2 -1 ) · x 2

= 4 x 2 · x 2 -1 · x 2

= 4 x 4 - x 2

Jetzt wird abgeleitet:

f'(x)= 16 x 3 -2x

Ableiten mit vorher vereinfachen

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= 4 x 2 + ( x +4 ) · ( -7 x 2 ) 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)= 4 x 2 + ( x +4 ) · ( -7 x 2 )

= 4 x 2 + ( -7 x 3 -28 x 2 )

= -7 x 3 +4 x 2 -28 x 2

= -7 x 3 -24 x 2

f'(x)= -21 x 2 -48x

Ableiten ganzrational mit Parameter

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

f'(x)= -5 t 2 x 4 +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 +2x den Wert 0 hat, also dass f '(x) = 0 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 +2x

f'(x)= x +2

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

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

L={ -2 }

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

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

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 + x 2 +3x parallel zur Geraden y = 2x +1 ist.

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

Lösung einblenden

Die Gerade y = 2x +1 hat als Steigung m = 2 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 = 2 gelten.

Zuerst leiten wir mal f(x) ab:

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

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

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

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

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 +2( -1 ) +3 = 2

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 6 x 2 · ( 2x +21 ) - x +10( x +6 ) parallel zur Geraden y = -3x +1 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 6 x 2 · ( 2x +21 ) - x +10( x +6 )

= 1 3 x 3 + 7 2 x 2 - x +10x +60

= 1 3 x 3 + 7 2 x 2 +9x +60

Die Gerade y = -3x +1 hat als Steigung m = -3 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 = -3 gelten.

Zuerst leiten wir mal f(x) ab:

f(x)= 1 3 x 3 + 7 2 x 2 +9x +60

f'(x)= x 2 +7x +9 +0

= x 2 +7x +9

Diese Ableitung muss ja = -3 sein, also setzen wir x 2 +7x +9 +0 = -3.

x 2 +7x +9 = -3 | +3

x 2 +7x +12 = 0

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

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

x1,2 = -7 ± 7 2 -4 · 1 · 12 21

x1,2 = -7 ± 49 -48 2

x1,2 = -7 ± 1 2

x1 = -7 + 1 2 = -7 +1 2 = -6 2 = -3

x2 = -7 - 1 2 = -7 -1 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 = ( 7 2 ) 2 - 12 = 49 4 - 12 = 49 4 - 48 4 = 1 4

x1,2 = - 7 2 ± 1 4

x1 = - 7 2 - 1 2 = - 8 2 = -4

x2 = - 7 2 + 1 2 = - 6 2 = -3

L={ -4 ; -3 }

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

f '( -4 ) = ( -4 ) 2 +7( -4 ) +9 +0 = -3

f '( -3 ) = ( -3 ) 2 +7( -3 ) +9 +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)= t x 5 -5x im Punkt (2|f(2)) den Wert -85?

Lösung einblenden

f(x)= t x 5 -5x

=>f'(x)= 5 t x 4 -5

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

= 5 t 2 4 -5
= 80 t -5

Dieser Wert soll ja den Wert -85 besitzen, also gilt:

80t -5 = -85 | +5
80t = -80 |:80
t = -1