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Ableiten (ganzrational)

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= - 1 10 x 5 -2 x 2 und vereinfache:

Lösung einblenden

f(x)= - 1 10 x 5 -2 x 2

f'(x)= - 1 2 x 4 -4x

Ableiten an einem Punkt (nur ganzrational)

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= -3 x 4 -3 und gib die Steigung von f an der Stelle x=0 an:

Lösung einblenden

f(x)= -3 x 4 -3

=>f'(x)= -12 x 3 +0

= -12 x 3

f'(0) = -12 0 3 = -120 = 0

Ableiten nach Umformung

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

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

= 3 x 3 x 3 + 4x x 3

= 3 + 4 x 2

= 3 +4 x -2

Jetzt wird abgeleitet:

f'(x) = -8 x -3

f'(x)= - 8 x 3

Ableiten mit vorher vereinfachen

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= ( x +3 ) · 2 x 3 +8x +5 x 5 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)= ( x +3 ) · 2 x 3 +8x +5 x 5

= 2 x 4 +6 x 3 +8x +5 x 5

= 5 x 5 +2 x 4 +6 x 3 +8x

f'(x)= 25 x 4 +8 x 3 +18 x 2 +8

Ableiten ganzrational mit Parameter

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

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

= 3 x 2 - x

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 -3x 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 2 x 2 -3x

f'(x)= x -3

Diese Ableitung muss ja = 1 sein, also setzen wir x -3 = 1.

x -3 = 1 | +3
x = 4

L={ 4 }

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

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

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

Lösung einblenden

Die Gerade y = -4 hat als Steigung m = 0 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 = 0 gelten.

Zuerst leiten wir mal f(x) ab:

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

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

Diese Ableitung muss ja = 0 sein, also setzen wir x 2 +3x -4 = 0.

x 2 +3x -4 = 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 · ( -4 ) 21

x1,2 = -3 ± 9 +16 2

x1,2 = -3 ± 25 2

x1 = -3 + 25 2 = -3 +5 2 = 2 2 = 1

x2 = -3 - 25 2 = -3 -5 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 = ( 3 2 ) 2 - ( -4 ) = 9 4 + 4 = 9 4 + 16 4 = 25 4

x1,2 = - 3 2 ± 25 4

x1 = - 3 2 - 5 2 = - 8 2 = -4

x2 = - 3 2 + 5 2 = 2 2 = 1

L={ -4 ; 1 }

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

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

f '( 1 ) = 1 2 +31 -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 -7( x -1 ) + 1 3 x 2 · ( x +3 ) 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 -7( x -1 ) + 1 3 x 2 · ( x +3 )

= 1 -7x +7 + ( 1 3 x 3 + x 2 )

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

= 1 3 x 3 + x 2 -7x +8

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 3 x 3 + x 2 -7x +8

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

= x 2 +2x -7

Diese Ableitung muss ja = 1 sein, also setzen wir x 2 +2x -7 +0 = 1.

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

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 = 4 2 = 2

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

x1,2 = -1 ± 9

x1 = -1 - 3 = -4

x2 = -1 + 3 = 2

L={ -4 ; 2 }

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

f '( -4 ) = ( -4 ) 2 +2( -4 ) -7 +0 = 1

f '( 2 ) = 2 2 +22 -7 +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 4 -5 x 3 im Punkt (-2|f(-2)) den Wert -220?

Lösung einblenden

f(x)= t x 4 -5 x 3

=>f'(x)= 4 t x 3 -15 x 2

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

= 4 t ( -2 ) 3 -15 ( -2 ) 2
= -32 t -60

Dieser Wert soll ja den Wert -220 besitzen, also gilt:

-32t -60 = -220 | +60
-32t = -160 |:(-32 )
t = 5