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Ableiten (ganzrational)

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= 5 x 3 + 1 2 x 2 und vereinfache:

Lösung einblenden

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

f'(x)= 15 x 2 + x

Ableiten an einem Punkt (nur ganzrational)

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

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

f'(2) = -42 +2 = -8 +2 = -6

Ableiten nach Umformung

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

f(x)= ( -3 x 4 - x 3 ) · x 2

= -3 x 4 · x 2 - x 3 · x 2

= -3 x 6 - x 5

Jetzt wird abgeleitet:

f'(x)= -18 x 5 -5 x 4

Ableiten mit vorher vereinfachen

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= -6 x 3 + ( x -7 ) · ( -4x +1 ) 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 3 + ( x -7 ) · ( -4x +1 )

= -6 x 3 + ( -4 x 2 +29x -7 )

f'(x)= -18 x 2 -8x +29

Ableiten ganzrational mit Parameter

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

f'(x)= 8 x 3 -4 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 -10x 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 -10x

f'(x)= x 2 -10

Diese Ableitung muss ja = -1 sein, also setzen wir x 2 -10 = -1.

x 2 -10 = -1 | +10
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 -10 = -1

f '( 3 ) = 3 2 -10 = -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 +2 x 2 +4x parallel zur Geraden y = 5 ist.

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

Lösung einblenden

Die Gerade y = 5 hat als Steigung m = 0 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 = 0 gelten.

Zuerst leiten wir mal f(x) ab:

f(x)= 1 3 x 3 +2 x 2 +4x

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

Diese Ableitung muss ja = 0 sein, also setzen wir x 2 +4x +4 = 0.

x 2 +4x +4 = 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 · 4 21

x1,2 = -4 ± 16 -16 2

x1,2 = -4 ± 0 2

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

x = -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 = 2 2 - 4 = 4 - 4 = 0

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

x = -2 ± 0 = -2

L={ -2 }

-2 ist 2-fache Lösung!

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

f '( -2 ) = ( -2 ) 2 +4( -2 ) +4 = 0

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 ) -5 parallel zur Geraden y = x +4 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 ) -5

= 1 2 x 2 +5x -5

Die Gerade y = x +4 hat als Steigung m = 1 und als y-Achsenabschnitt c = 4 .

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 2 x 2 +5x -5

f'(x)= x +5 +0

= x +5

Diese Ableitung muss ja = 1 sein, also setzen wir x +5 +0 = 1.

x +5 = 1 | -5
x = -4

L={ -4 }

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

f '( -4 ) = -4 +5 +0 = 1

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 -3 x 2 im Punkt (1|f(1)) den Wert -15?

Lösung einblenden

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

=>f'(x)= 3 t x 2 -6x

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

= 3 t 1 2 -61
= 3 t -6

Dieser Wert soll ja den Wert -15 besitzen, also gilt:

3t -6 = -15 | +6
3t = -9 |:3
t = -3