Aufgabenbeispiele von ganzrational

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Ableiten (ganzrational)

Beispiel:

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

Lösung einblenden

f(x)= - x 3 -3

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

= -3 x 2

Ableiten an einem Punkt (nur ganzrational)

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

=>f'(x)= -6 x 2 -2

f'(1) = -6 1 2 -2 = -61 -2 = -6 -2 = -8

Ableiten nach Umformung

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

f(x)= ( -2 x 3 + x 2 ) · x

= -2 x 3 · x + x 2 · x

= -2 x 4 + x 3

Jetzt wird abgeleitet:

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

Ableiten mit vorher vereinfachen

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= -7 x 3 + ( x -1 ) · ( -2x +7 ) 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)= -7 x 3 + ( x -1 ) · ( -2x +7 )

= -7 x 3 + ( -2 x 2 +9x -7 )

f'(x)= -21 x 2 -4x +9

Ableiten ganzrational mit Parameter

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

f'(x)= 2 t x 2 -2 t 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 -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 + x

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

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

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

x2 = -3 - 1 2 = -3 -1 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 +3( -2 ) +1 = -1

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

f'(x)= x -1

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

x -1 = 1 | +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 = 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)= 1 3 x 2 · ( x +9 ) + x +5( x -4 ) 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 3 x 2 · ( x +9 ) + x +5( x -4 )

= 1 3 x 3 +3 x 2 + x + ( 5x -20 )

= 1 3 x 3 +3 x 2 + ( 5x -20 ) + x

= 1 3 x 3 +3 x 2 +6x -20

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 +3 x 2 +6x -20

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

= x 2 +6x +6

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

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

x 2 +6x +9 = 0

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

x1,2 = -6 ± 6 2 -4 · 1 · 9 21

x1,2 = -6 ± 36 -36 2

x1,2 = -6 ± 0 2

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

x = -6 2 = -3

L={ -3 }

-3 ist 2-fache Lösung!

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

f '( -3 ) = ( -3 ) 2 +6( -3 ) +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)= -3 x 4 + t x 3 im Punkt (2|f(2)) den Wert -72?

Lösung einblenden

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

=>f'(x)= -12 x 3 +3 t x 2

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

= -12 2 3 +3 t 2 2
= -96 +12 t

Dieser Wert soll ja den Wert -72 besitzen, also gilt:

12t -96 = -72 | +96
12t = 24 |:12
t = 2