Aufgabenbeispiele von ganzrational

Durch Aktualisieren des Browsers (z.B. mit Taste F5) kann man neue Beispielaufgaben sehen


Ableiten (ganzrational)

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= 1 9 x 3 +2 und vereinfache:

Lösung einblenden

f(x)= 1 9 x 3 +2

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

= 1 3 x 2

Ableiten an einem Punkt (nur ganzrational)

Beispiel:

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

Lösung einblenden

f(x)= x -5

=>f'(x)= 1 +0

= 1

f'(3) = 1

Ableiten nach Umformung

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

f(x)= ( - x 2 +4 ) · x

= - x 2 · x + 4 · x

= - x 3 +4x

Jetzt wird abgeleitet:

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

Ableiten mit vorher vereinfachen

Beispiel:

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

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

= x 2 - x 2 -5x -4

= -5x -4

f'(x)= -5

Ableiten ganzrational mit Parameter

Beispiel:

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

Lösung einblenden

f(x)= 4 t x 5 + 1 3 x 2

f'(x)= 20 t x 4 + 2 3 x

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 - 3 2 x 2 - x den Wert -3 hat, also dass f '(x) = -3 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 - 3 2 x 2 - x

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

Diese Ableitung muss ja = -3 sein, also setzen wir x 2 -3x -1 = -3.

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

x 2 -3x +2 = 0

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

x1,2 = +3 ± ( -3 ) 2 -4 · 1 · 2 21

x1,2 = +3 ± 9 -8 2

x1,2 = +3 ± 1 2

x1 = 3 + 1 2 = 3 +1 2 = 4 2 = 2

x2 = 3 - 1 2 = 3 -1 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 -31 -1 = -3

f '( 2 ) = 2 2 -32 -1 = -3

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 + x parallel zur Geraden y = -3 ist.

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

Lösung einblenden

Die Gerade y = -3 hat als Steigung m = 0 und als y-Achsenabschnitt c = -3 .

Wenn nun die Tangentensteigung an einer Stelle x parallel zur Steigung der gegebenen Geraden sein, soll muss also f '(x) = m =0 gelten.

Zuerst leiten wir mal f(x) ab:

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

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

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

x 2 +2x +1 = 0

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

x1,2 = -2 ± 2 2 -4 · 1 · 1 21

x1,2 = -2 ± 4 -4 2

x1,2 = -2 ± 0 2

Da die Wurzel Null ist, gibt es nur eine Lösung:

x = -2 2 = -1

L={ -1 }

-1 ist 2-fache Lösung!

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

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

= 1 3 x 3 + 1 2 x 2 + ( 3x +12 ) -2x

= 1 3 x 3 + 1 2 x 2 + x +12

Die Gerade y = 3x +1 hat als Steigung m = 3 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 =3 gelten.

Zuerst leiten wir mal f(x) ab:

f(x)= 1 3 x 3 + 1 2 x 2 + x +12

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

= x 2 + x +1

Diese Ableitung muss ja = 3 sein, also setzen wir x 2 + x +1 +0 = 3.

x 2 + x +1 = 3 | -3

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 = 2 2 = 1

x2 = -1 - 9 2 = -1 -3 2 = -4 2 = -2

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 = 3

f '( 1 ) = 1 2 +1 +1 +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)= 5 x 4 + t x 3 im Punkt (-2|f(-2)) den Wert -136?

Lösung einblenden

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

=>f'(x)= 20 x 3 +3 t x 2

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

= 20 ( -2 ) 3 +3 t ( -2 ) 2
= -160 +12 t

Dieser Wert soll ja den Wert -136 besitzen, also gilt:

12t -160 = -136 | +160
12t = 24 |:12
t = 2