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Ableiten (ganzrational)

Beispiel:

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

Lösung einblenden

f(x)= - x 4 -2

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

= -4 x 3

Ableiten an einem Punkt (nur ganzrational)

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= 3x +5 und gib die Steigung von f an der Stelle x=1 an:

Lösung einblenden

f(x)= 3x +5

=>f'(x)= 3 +0

= 3

f'(1) = 3

Ableiten nach Umformung

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

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

= 2 x 3 x 3 + -3x x 3

= 2 - 3 x 2

= 2 -3 x -2

Jetzt wird abgeleitet:

f'(x) = 6 x -3

f'(x)= 6 x 3

Ableiten mit vorher vereinfachen

Beispiel:

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

= 4 x 5 + ( x 2 -8x +12 ) -2

= 4 x 5 + x 2 -8x +10

f'(x)= 20 x 4 +2x -8

Ableiten ganzrational mit Parameter

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= 2 9 t 2 x 3 +3 t 2 und vereinfache:

Lösung einblenden

f(x)= 2 9 t 2 x 3 +3 t 2

f'(x)= 2 3 t 2 x 2 +0

= 2 3 t 2 x 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 + x den Wert 0 hat, also dass f '(x) = 0 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 + x

f'(x)= x +1

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

x +1 = 0 | -1
x = -1

L={ -1 }

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

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

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 + 5 2 x 2 +8x parallel zur Geraden y = 2x -5 ist.

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

Lösung einblenden

Die Gerade y = 2x -5 hat als Steigung m = 2 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 = 2 gelten.

Zuerst leiten wir mal f(x) ab:

f(x)= 1 3 x 3 + 5 2 x 2 +8x

f'(x)= x 2 +5x +8

Diese Ableitung muss ja = 2 sein, also setzen wir x 2 +5x +8 = 2.

x 2 +5x +8 = 2 | -2

x 2 +5x +6 = 0

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

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

x1,2 = -5 ± 5 2 -4 · 1 · 6 21

x1,2 = -5 ± 25 -24 2

x1,2 = -5 ± 1 2

x1 = -5 + 1 2 = -5 +1 2 = -4 2 = -2

x2 = -5 - 1 2 = -5 -1 2 = -6 2 = -3

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 = ( 5 2 ) 2 - 6 = 25 4 - 6 = 25 4 - 24 4 = 1 4

x1,2 = - 5 2 ± 1 4

x1 = - 5 2 - 1 2 = - 6 2 = -3

x2 = - 5 2 + 1 2 = - 4 2 = -2

L={ -3 ; -2 }

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

f '( -3 ) = ( -3 ) 2 +5( -3 ) +8 = 2

f '( -2 ) = ( -2 ) 2 +5( -2 ) +8 = 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 2 x · ( x -4 ) +6 parallel zur Geraden y = -3x -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 -4 ) +6

= 1 2 x 2 -2x +6

Die Gerade y = -3x -4 hat als Steigung m = -3 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 = -3 gelten.

Zuerst leiten wir mal f(x) ab:

f(x)= 1 2 x 2 -2x +6

f'(x)= x -2 +0

= x -2

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

x -2 = -3 | +2
x = -1

L={ -1 }

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

f '( -1 ) = -1 -2 +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 4 -4x im Punkt (-2|f(-2)) den Wert 156?

Lösung einblenden

f(x)= t x 4 -4x

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

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

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

Dieser Wert soll ja den Wert 156 besitzen, also gilt:

-32t -4 = 156 | +4
-32t = 160 |:(-32 )
t = -5