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Ableiten (ganzrational)

Beispiel:

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

Lösung einblenden

f(x)= x 4 + x

f'(x)= 4 x 3 +1

Ableiten an einem Punkt (nur ganzrational)

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= - x 3 -4 x 2 und gib die Steigung von f an der Stelle x=1 an:

Lösung einblenden

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

=>f'(x)= -3 x 2 -8x

f'(1) = -3 1 2 -81 = -31 -8 = -3 -8 = -11

Ableiten nach Umformung

Beispiel:

Forme zuerst um. Berechne dann die Ableitung von f mit f(x)= ( 5 x 3 +2 ) · x .

Lösung einblenden

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

f(x)= ( 5 x 3 +2 ) · x

= 5 x 3 · x + 2 · x

= 5 x 4 +2x

Jetzt wird abgeleitet:

f'(x)= 20 x 3 +2

Ableiten mit vorher vereinfachen

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= -2 x 4 + ( x +5 ) · ( -6x +6 ) 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)= -2 x 4 + ( x +5 ) · ( -6x +6 )

= -2 x 4 + ( -6 x 2 -24x +30 )

f'(x)= -8 x 3 -12x -24

Ableiten ganzrational mit Parameter

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= 1 6 t x 3 +5 t 2 x und vereinfache:

Lösung einblenden

f(x)= 1 6 t x 3 +5 t 2 x

f'(x)= 1 2 t x 2 +5 t 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 +6x den Wert 3 hat, also dass f '(x) = 3 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 +6x

f'(x)= x +6

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

x +6 = 3 | -6
x = -3

L={ -3 }

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

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

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 + 1 2 x 2 -4x parallel zur Geraden y = -2x +2 ist.

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

Lösung einblenden

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

Zuerst leiten wir mal f(x) ab:

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

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

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

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

x 2 + x -2 = 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 · ( -2 ) 21

x1,2 = -1 ± 1 +8 2

x1,2 = -1 ± 9 2

x1 = -1 + 9 2 = -1 +3 2 = 2 2 = 1

x2 = -1 - 9 2 = -1 -3 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 ) 2 - ( -2 ) = 1 4 + 2 = 1 4 + 8 4 = 9 4

x1,2 = - 1 2 ± 9 4

x1 = - 1 2 - 3 2 = - 4 2 = -2

x2 = - 1 2 + 3 2 = 2 2 = 1

L={ -2 ; 1 }

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

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

f '( 1 ) = 1 2 +1 -4 = -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 -9 ) + ( x +5 ) +4x 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 -9 ) + ( x +5 ) +4x

= 1 3 x 3 - 3 2 x 2 + x +5 +4x

= 1 3 x 3 - 3 2 x 2 + x +4x +5

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

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 - 3 2 x 2 +5x +5

f'(x)= x 2 -3x +5 +0

= x 2 -3x +5

Diese Ableitung muss ja = 3 sein, also setzen wir x 2 -3x +5 +0 = 3.

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

x 2 -3x +2 = 0

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

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

x1,2 = +3 ± ( -3 ) 2 -4 · 1 · 2 21

x1,2 = +3 ± 9 -8 2

x1,2 = +3 ± 1 2

x1 = 3 + 1 2 = 3 +1 2 = 4 2 = 2

x2 = 3 - 1 2 = 3 -1 2 = 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 = ( - 3 2 ) 2 - 2 = 9 4 - 2 = 9 4 - 8 4 = 1 4

x1,2 = 3 2 ± 1 4

x1 = 3 2 - 1 2 = 2 2 = 1

x2 = 3 2 + 1 2 = 4 2 = 2

L={ 1 ; 2 }

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

f '( 1 ) = 1 2 -31 +5 +0 = 3

f '( 2 ) = 2 2 -32 +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 5 + x 4 im Punkt (2|f(2)) den Wert 352?

Lösung einblenden

f(x)= t x 5 + x 4

=>f'(x)= 5 t x 4 +4 x 3

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

= 5 t 2 4 +4 2 3
= 80 t +32

Dieser Wert soll ja den Wert 352 besitzen, also gilt:

80t +32 = 352 | -32
80t = 320 |:80
t = 4