Aufgabenbeispiele von ganzrational

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Ableiten (ganzrational)

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= - 1 12 x 4 -3x und vereinfache:

Lösung einblenden

f(x)= - 1 12 x 4 -3x

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

Ableiten an einem Punkt (nur ganzrational)

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= - x 2 +3 und gib die Steigung von f an der Stelle x=1 an:

Lösung einblenden

f(x)= - x 2 +3

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

= -2x

f'(1) = -21 = -2

Ableiten nach Umformung

Beispiel:

Forme zuerst um. Berechne dann die Ableitung von f mit f(x)= ( 3 x 2 -1 ) · x .

Lösung einblenden

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

f(x)= ( 3 x 2 -1 ) · x

= 3 x 2 · x -1 · x

= 3 x 3 - x

Jetzt wird abgeleitet:

f'(x)= 9 x 2 -1

Ableiten mit vorher vereinfachen

Beispiel:

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

= -4 x 2 +33x -35 -7 x 3 -2x

= -7 x 3 -4 x 2 +33x -2x -35

= -7 x 3 -4 x 2 +31x -35

f'(x)= -21 x 2 -8x +31

Ableiten ganzrational mit Parameter

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

f'(x)= 4 x 2 +0

= 4 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 - 3 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 3 x 3 - 3 2 x 2 +3x

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

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

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

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 +3 = 1

f '( 2 ) = 2 2 -32 +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 3 x 3 + 3 2 x 2 -6x parallel zur Geraden y = -2x +2 ist.

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

Lösung einblenden

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

Zuerst leiten wir mal f(x) ab:

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

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

Diese Ableitung muss ja = -2 sein, also setzen wir x 2 +3x -6 = -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 = 2 2 = 1

x2 = -3 - 25 2 = -3 -5 2 = -8 2 = -4

L={ -4 ; 1 }

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

f '( -4 ) = ( -4 ) 2 +3( -4 ) -6 = -2

f '( 1 ) = 1 2 +31 -6 = -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)= -2x + 1 3 x 2 · ( x +6 )+8( x -4 ) parallel zur Geraden y = 3x -2 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) = -2x + 1 3 x 2 · ( x +6 )+8( x -4 )

= -2x + ( 1 3 x 3 +2 x 2 ) + ( 8x -32 )

= 1 3 x 3 +2 x 2 + ( 8x -32 ) -2x

= 1 3 x 3 +2 x 2 +6x -32

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

Zuerst leiten wir mal f(x) ab:

f(x)= 1 3 x 3 +2 x 2 +6x -32

f'(x)= x 2 +4x +6 +0

= x 2 +4x +6

Diese Ableitung muss ja = 3 sein, also setzen wir x 2 +4x +6 +0 = 3.

x 2 +4x +6 = 3 | -3

x 2 +4x +3 = 0

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

x1,2 = -4 ± 4 2 -4 · 1 · 3 21

x1,2 = -4 ± 16 -12 2

x1,2 = -4 ± 4 2

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

x2 = -4 - 4 2 = -4 -2 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 +4( -3 ) +6 +0 = 3

f '( -1 ) = ( -1 ) 2 +4( -1 ) +6 +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)= 4 x 5 + t x 4 im Punkt (-1|f(-1)) den Wert 28?

Lösung einblenden

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

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

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

= 20 ( -1 ) 4 +4 t ( -1 ) 3
= 20 -4 t

Dieser Wert soll ja den Wert 28 besitzen, also gilt:

-4t +20 = 28 | -20
-4t = 8 |:(-4 )
t = -2