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Ableiten (ganzrational)

Beispiel:

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

Lösung einblenden

f(x)= -3 x 4 -1

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

= -12 x 3

Ableiten an einem Punkt (nur ganzrational)

Beispiel:

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

Lösung einblenden

f(x)= 4x +4

=>f'(x)= 4 +0

= 4

f'(-1) = 4

Ableiten nach Umformung

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

f(x)= ( -4 x 4 -4x ) · x

= -4 x 4 · x -4x · x

= -4 x 5 -4 x 2

Jetzt wird abgeleitet:

f'(x)= -20 x 4 -8x

Ableiten mit vorher vereinfachen

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= ( x +7 ) · ( -2x -3 ) +5 x 4 -4x 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 +7 ) · ( -2x -3 ) +5 x 4 -4x

= -2 x 2 -17x -21 +5 x 4 -4x

= 5 x 4 -2 x 2 -17x -4x -21

= 5 x 4 -2 x 2 -21x -21

f'(x)= 20 x 3 -4x -21

Ableiten ganzrational mit Parameter

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

f'(x)= 15 x 4 +0

= 15 x 4

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 +5x 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 +5x

f'(x)= x +5

Diese Ableitung muss ja = 1 sein, also setzen wir x +5 = 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 = 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 - x parallel zur Geraden y = 1 ist.

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

Lösung einblenden

Die Gerade y = 1 hat als Steigung m = 0 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 = 0 gelten.

Zuerst leiten wir mal f(x) ab:

f(x)= 1 3 x 3 - x

f'(x)= x 2 -1

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

x 2 -1 = 0 | +1
x 2 = 1 | 2
x1 = - 1 = -1
x2 = 1 = 1

L={ -1 ; 1 }

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

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

f '( 1 ) = 1 2 -1 = 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)= -7( x -5 ) + 1 6 x 2 · ( 2x +3 ) -4x parallel zur Geraden y = x -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) = -7( x -5 ) + 1 6 x 2 · ( 2x +3 ) -4x

= -7x +35 + ( 1 3 x 3 + 1 2 x 2 ) -4x

= 1 3 x 3 + 1 2 x 2 -7x -4x +35

= 1 3 x 3 + 1 2 x 2 -11x +35

Die Gerade y = x -5 hat als Steigung m = 1 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 = 1 gelten.

Zuerst leiten wir mal f(x) ab:

f(x)= 1 3 x 3 + 1 2 x 2 -11x +35

f'(x)= x 2 + x -11 +0

= x 2 + x -11

Diese Ableitung muss ja = 1 sein, also setzen wir x 2 + x -11 +0 = 1.

x 2 + x -11 = 1 | -1

x 2 + x -12 = 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 · ( -12 ) 21

x1,2 = -1 ± 1 +48 2

x1,2 = -1 ± 49 2

x1 = -1 + 49 2 = -1 +7 2 = 6 2 = 3

x2 = -1 - 49 2 = -1 -7 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 ) 2 - ( -12 ) = 1 4 + 12 = 1 4 + 48 4 = 49 4

x1,2 = - 1 2 ± 49 4

x1 = - 1 2 - 7 2 = - 8 2 = -4

x2 = - 1 2 + 7 2 = 6 2 = 3

L={ -4 ; 3 }

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

f '( -4 ) = ( -4 ) 2 -4 -11 +0 = 1

f '( 3 ) = 3 2 +3 -11 +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)= 3 x 3 + t x im Punkt (-2|f(-2)) den Wert 39?

Lösung einblenden

f(x)= 3 x 3 + t x

=>f'(x)= 9 x 2 + t

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

= 9 ( -2 ) 2 + t
= 36 + t

Dieser Wert soll ja den Wert 39 besitzen, also gilt:

t +36 = 39 | -36
t = 3