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Ableiten (ganzrational)

Beispiel:

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

Lösung einblenden

f(x)= 1 5 x 5 - 1 4 x 4

f'(x)= x 4 - x 3

Ableiten an einem Punkt (nur ganzrational)

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= - x 5 -4 x 2 und gib die Steigung von f an der Stelle x=-1 an:

Lösung einblenden

f(x)= - x 5 -4 x 2

=>f'(x)= -5 x 4 -8x

f'(-1) = -5 ( -1 ) 4 -8( -1 ) = -51 +8 = -5 +8 = 3

Ableiten nach Umformung

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

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

= 4 x 3 x + -3 x 2 x

= 4 x 2 -3x

Jetzt wird abgeleitet:

f'(x)= 8x -3

Ableiten mit vorher vereinfachen

Beispiel:

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

= 6x +3 x 3 + ( -3 x 2 -9x )

= 3 x 3 -3 x 2 +6x -9x

= 3 x 3 -3 x 2 -3x

f'(x)= 9 x 2 -6x -3

Ableiten ganzrational mit Parameter

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

f'(x)= 3 x 3 - t 2 x

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 + 5 2 x 2 +8x 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 3 x 3 + 5 2 x 2 +8x

f'(x)= x 2 +5x +8

Diese Ableitung muss ja = 2 sein, also setzen wir x 2 +5x +8 = 2.

x 2 +5x +8 = 2 | -2

x 2 +5x +6 = 0

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

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

x1,2 = -5 ± 5 2 -4 · 1 · 6 21

x1,2 = -5 ± 25 -24 2

x1,2 = -5 ± 1 2

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

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

x1,2 = - 5 2 ± 1 4

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

x2 = - 5 2 + 1 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 +5( -3 ) +8 = 2

f '( -2 ) = ( -2 ) 2 +5( -2 ) +8 = 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 - x 2 -5x parallel zur Geraden y = 3x +3 ist.

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

Lösung einblenden

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

Zuerst leiten wir mal f(x) ab:

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

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

Diese Ableitung muss ja = 3 sein, also setzen wir x 2 -2x -5 = 3.

x 2 -2x -5 = 3 | -3

x 2 -2x -8 = 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 · ( -8 ) 21

x1,2 = +2 ± 4 +32 2

x1,2 = +2 ± 36 2

x1 = 2 + 36 2 = 2 +6 2 = 8 2 = 4

x2 = 2 - 36 2 = 2 -6 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 - ( -8 ) = 1+ 8 = 9

x1,2 = 1 ± 9

x1 = 1 - 3 = -2

x2 = 1 + 3 = 4

L={ -2 ; 4 }

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

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

f '( 4 ) = 4 2 -24 -5 = 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 2 x · ( x -6 ) +6 parallel zur Geraden y = -2x -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 2 x · ( x -6 ) +6

= 1 2 x 2 -3x +6

Die Gerade y = -2x -5 hat als Steigung m = -2 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 = -2 gelten.

Zuerst leiten wir mal f(x) ab:

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

f'(x)= x -3 +0

= x -3

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

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

L={ 1 }

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

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

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 2 -4x im Punkt (-2|f(-2)) den Wert 4?

Lösung einblenden

f(x)= t x 2 -4x

=>f'(x)= 2 t x -4

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

= 2 t ( -2 ) -4
= -4 t -4

Dieser Wert soll ja den Wert 4 besitzen, also gilt:

-4t -4 = 4 | +4
-4t = 8 |:(-4 )
t = -2