Aufgabenbeispiele von ganzrational

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Ableiten (ganzrational)

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= 1 8 x 4 -3 und vereinfache:

Lösung einblenden

f(x)= 1 8 x 4 -3

f'(x)= 1 2 x 3 +0

= 1 2 x 3

Ableiten an einem Punkt (nur ganzrational)

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= -2 x 2 +3 und gib die Steigung von f an der Stelle x=0 an:

Lösung einblenden

f(x)= -2 x 2 +3

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

= -4x

f'(0) = -40 = 0

Ableiten nach Umformung

Beispiel:

Forme zuerst um. Berechne dann die Ableitung von f mit f(x)= ( x 2 -4x ) · x 3 .

Lösung einblenden

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

f(x)= ( x 2 -4x ) · x 3

= x 2 · x 3 -4x · x 3

= x 5 -4 x 4

Jetzt wird abgeleitet:

f'(x)= 5 x 4 -16 x 3

Ableiten mit vorher vereinfachen

Beispiel:

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

= -5 x 4 -25 x 3 +3 x 3

= -5 x 4 -22 x 3

f'(x)= -20 x 3 -66 x 2

Ableiten ganzrational mit Parameter

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= 1 15 t 2 x 5 -5 x 4 - x 3 und vereinfache:

Lösung einblenden

f(x)= 1 15 t 2 x 5 -5 x 4 - x 3

f'(x)= 1 3 t 2 x 4 -20 x 3 -3 x 2

Stelle mit f'(x)=c finden (algebr.)

Beispiel:

Bestimme alle Stellen, an denen die Ableitung der Funktion f mit f(x)= 1 3 x 3 - 1 2 x 2 -4x den Wert -2 hat, also dass f '(x) = -2 gilt.

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

Lösung einblenden

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

eingesetzt in die Mitternachtsformel (a-b-c-Formel):

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 = 4 2 = 2

x2 = 1 - 9 2 = 1 -3 2 = -2 2 = -1

L={ -1 ; 2 }

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

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

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

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 2 -2x parallel zur Geraden y = x -2 ist.

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

Lösung einblenden

Die Gerade y = x -2 hat als Steigung m = 1 und als y-Achsenabschnitt c = -2 .

Wenn nun die Tangentensteigung an einer Stelle x parallel zur Steigung der gegebenen Geraden sein, soll muss also f '(x) = m =1 gelten.

Zuerst leiten wir mal f(x) ab:

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

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

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

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

x 2 +2x -3 = 0

eingesetzt in die Mitternachtsformel (a-b-c-Formel):

x1,2 = -2 ± 2 2 -4 · 1 · ( -3 ) 21

x1,2 = -2 ± 4 +12 2

x1,2 = -2 ± 16 2

x1 = -2 + 16 2 = -2 +4 2 = 2 2 = 1

x2 = -2 - 16 2 = -2 -4 2 = -6 2 = -3

L={ -3 ; 1 }

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

f '( -3 ) = ( -3 ) 2 +2( -3 ) -2 = 1

f '( 1 ) = 1 2 +21 -2 = 1

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

Beispiel:

Bestimme alle Stellen, an denen die Tangente an den Graph der Funktion f mit f(x)= -6( x +5 ) + 1 6 x 2 · ( 2x -9 ) +1 parallel zur Geraden y = -2x -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) = -6( x +5 ) + 1 6 x 2 · ( 2x -9 ) +1

= -6x -30 + ( 1 3 x 3 - 3 2 x 2 ) +1

= 1 3 x 3 - 3 2 x 2 + ( -6x -30 ) +1

= 1 3 x 3 - 3 2 x 2 -6x -29

Die Gerade y = -2x -1 hat als Steigung m = -2 und als y-Achsenabschnitt c = -1 .

Wenn nun die Tangentensteigung an einer Stelle x parallel zur Steigung der gegebenen Geraden sein, soll muss also f '(x) = m =-2 gelten.

Zuerst leiten wir mal f(x) ab:

f(x)= 1 3 x 3 - 3 2 x 2 -6x -29

f'(x)= x 2 -3x -6 +0

= x 2 -3x -6

Diese Ableitung muss ja = -2 sein, also setzen wir x 2 -3x -6 +0 = -2.

x 2 -3x -6 = -2 | +2

x 2 -3x -4 = 0

eingesetzt in die Mitternachtsformel (a-b-c-Formel):

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 = 8 2 = 4

x2 = 3 - 25 2 = 3 -5 2 = -2 2 = -1

L={ -1 ; 4 }

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

f '( -1 ) = ( -1 ) 2 -3( -1 ) -6 +0 = -2

f '( 4 ) = 4 2 -34 -6 +0 = -2

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 2 +5x im Punkt (-2|f(-2)) den Wert -15?

Lösung einblenden

f(x)= t x 2 +5x

=>f'(x)= 2 t x +5

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

= 2 t ( -2 ) +5
= -4 t +5

Dieser Wert soll ja den Wert -15 besitzen, also gilt:

-4t +5 = -15 | -5
-4t = -20 |:(-4 )
t = 5