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Ableiten (ganzrational)

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= -2 x 4 - 1 3 x 3 und vereinfache:

Lösung einblenden

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

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

Ableiten an einem Punkt (nur ganzrational)

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= -4 x 3 +5 x 2 und gib die Steigung von f an der Stelle x=4 an:

Lösung einblenden

f(x)= -4 x 3 +5 x 2

=>f'(x)= -12 x 2 +10x

f'(4) = -12 4 2 +104 = -1216 +40 = -192 +40 = -152

Ableiten nach Umformung

Beispiel:

Forme zuerst um. Berechne dann die Ableitung von f mit f(x)= 5 x 3 -1 x 3 .

Lösung einblenden

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

f(x)= 5 x 3 -1 x 3

= 5 x 3 x 3 + -1 x 3

= 5 - 1 x 3

= 5 - x -3

Jetzt wird abgeleitet:

f'(x) = 3 x -4

f'(x)= 3 x 4

Ableiten mit vorher vereinfachen

Beispiel:

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

= -6 + ( - x 2 -5x ) -5 x 5

= -5 x 5 - x 2 -5x -6

f'(x)= -25 x 4 -2x -5

Ableiten ganzrational mit Parameter

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= - 1 8 t 2 x 4 - t x und vereinfache:

Lösung einblenden

f(x)= - 1 8 t 2 x 4 - t x

f'(x)= - 1 2 t 2 x 3 - t

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 2 x 2 + x parallel zur Geraden y = 3x +2 ist.

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

Lösung einblenden

Die Gerade y = 3x +2 hat als Steigung m = 3 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 = 3 gelten.

Zuerst leiten wir mal f(x) ab:

f(x)= 1 2 x 2 + x

f'(x)= x +1

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

x +1 = 3 | -1
x = 2

L={ 2 }

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

f '( 2 ) = 2 +1 = 3

Stelle mit f'(x)=c finden (komplexer)

Beispiel:

Bestimme alle Stellen, an denen die Tangente an den Graph der Funktion f mit f(x)= -5( x +2 ) +4x + 1 6 x 2 · ( 2x +3 ) 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) = -5( x +2 ) +4x + 1 6 x 2 · ( 2x +3 )

= -5x -10 +4x + ( 1 3 x 3 + 1 2 x 2 )

= 1 3 x 3 + 1 2 x 2 -5x +4x -10

= 1 3 x 3 + 1 2 x 2 - x -10

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 - x -10

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

= x 2 + x -1

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

x 2 + x -1 = 1 | -1

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 -1 +0 = 1

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

Lösung einblenden

f(x)= t x 3 -5x

=>f'(x)= 3 t x 2 -5

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

= 3 t 1 2 -5
= 3 t -5

Dieser Wert soll ja den Wert 1 besitzen, also gilt:

3t -5 = 1 | +5
3t = 6 |:3
t = 2