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Ableiten (ganzrational)

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= - x 4 + 4 9 x 3 und vereinfache:

Lösung einblenden

f(x)= - x 4 + 4 9 x 3

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

Ableiten an einem Punkt (nur ganzrational)

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= x 5 -3 x 3 und gib die Steigung von f an der Stelle x=1 an:

Lösung einblenden

f(x)= x 5 -3 x 3

=>f'(x)= 5 x 4 -9 x 2

f'(1) = 5 1 4 -9 1 2 = 51 -91 = 5 -9 = -4

Ableiten nach Umformung

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

f(x)= ( 4 x 2 -4x ) · x

= 4 x 2 · x -4x · x

= 4 x 3 -4 x 2

Jetzt wird abgeleitet:

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

Ableiten mit vorher vereinfachen

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= 4x + ( x -6 ) · ( -6x ) -5 x 3 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)= 4x + ( x -6 ) · ( -6x ) -5 x 3

= 4x + ( -6 x 2 +36x ) -5 x 3

= -5 x 3 -6 x 2 +4x +36x

= -5 x 3 -6 x 2 +40x

f'(x)= -15 x 2 -12x +40

Ableiten ganzrational mit Parameter

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

f'(x)= 25 t 2 x 4 +0

= 25 t 2 x 4

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 + 1 2 x 2 -7x den Wert -1 hat, also dass f '(x) = -1 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 + 1 2 x 2 -7x

f'(x)= x 2 + x -7

Diese Ableitung muss ja = -1 sein, also setzen wir x 2 + x -7 = -1.

x 2 + x -7 = -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 -7 = -1

f '( 2 ) = 2 2 +2 -7 = -1

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 -8x 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 -8x

f'(x)= x 2 -8

Diese Ableitung muss ja = 1 sein, also setzen wir x 2 -8 = 1.

x 2 -8 = 1 | +8
x 2 = 9 | 2
x1 = - 9 = -3
x2 = 9 = 3

L={ -3 ; 3 }

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

f '( -3 ) = ( -3 ) 2 -8 = 1

f '( 3 ) = 3 2 -8 = 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 2 x · ( x +10 ) +2 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 2 x · ( x +10 ) +2

= 1 2 x 2 +5x +2

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 2 x 2 +5x +2

f'(x)= x +5 +0

= x +5

Diese Ableitung muss ja = 3 sein, also setzen wir x +5 +0 = 3.

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

L={ -2 }

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

f '( -2 ) = -2 +5 +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 4 - x im Punkt (-1|f(-1)) den Wert -21?

Lösung einblenden

f(x)= t x 4 - x

=>f'(x)= 4 t x 3 -1

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

= 4 t ( -1 ) 3 -1
= -4 t -1

Dieser Wert soll ja den Wert -21 besitzen, also gilt:

-4t -1 = -21 | +1
-4t = -20 |:(-4 )
t = 5