Aufgabenbeispiele von ganzrational

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Ableiten (ganzrational)

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

f'(x)= 15 x 4 +4x

Ableiten an einem Punkt (nur ganzrational)

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= -5 x 4 -2 x 2 und gib die Steigung von f an der Stelle x=0 an:

Lösung einblenden

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

=>f'(x)= -20 x 3 -4x

f'(0) = -20 0 3 -40 = -200 +0 = 0

Ableiten nach Umformung

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

f(x)= x 2 -4x x

= x 2 x + -4x x

= x -4

Jetzt wird abgeleitet:

f'(x)= 1

Ableiten mit vorher vereinfachen

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= -4x +7 x 3 + ( x +6 ) · ( -4 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)= -4x +7 x 3 + ( x +6 ) · ( -4 x 3 )

= -4x +7 x 3 + ( -4 x 4 -24 x 3 )

= -4 x 4 +7 x 3 -24 x 3 -4x

= -4 x 4 -17 x 3 -4x

f'(x)= -16 x 3 -51 x 2 -4

Ableiten ganzrational mit Parameter

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

f'(x)= 4 t x 3 +12 t x 2 + 3 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 -6 = 0

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

x1,2 = -1 ± 1 2 -4 · 1 · ( -6 ) 21

x1,2 = -1 ± 1 +24 2

x1,2 = -1 ± 25 2

x1 = -1 + 25 2 = -1 +5 2 = 4 2 = 2

x2 = -1 - 25 2 = -1 -5 2 = -6 2 = -3

L={ -3 ; 2 }

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

f '( -3 ) = ( -3 ) 2 -3 -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 - 5 2 x 2 +3x parallel zur Geraden y = -3x -3 ist.

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

Lösung einblenden

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

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 3 x 3 - 5 2 x 2 +3x

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

Diese Ableitung muss ja = -3 sein, also setzen wir x 2 -5x +3 = -3.

x 2 -5x +3 = -3 | +3

x 2 -5x +6 = 0

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

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 = 6 2 = 3

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

L={ 2 ; 3 }

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

f '( 2 ) = 2 2 -52 +3 = -3

f '( 3 ) = 3 2 -53 +3 = -3

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 )-14( x +2 ) -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) = 1 6 x 2 · ( 2x +3 )-14( x +2 ) -1

= 1 3 x 3 + 1 2 x 2 -14x -28 -1

= 1 3 x 3 + 1 2 x 2 -14x -29

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

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 + 1 2 x 2 -14x -29

f'(x)= x 2 + x -14 +0

= x 2 + x -14

Diese Ableitung muss ja = -2 sein, also setzen wir x 2 + x -14 +0 = -2.

x 2 + x -14 = -2 | +2

x 2 + x -12 = 0

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

x1,2 = -1 ± 1 2 -4 · 1 · ( -12 ) 21

x1,2 = -1 ± 1 +48 2

x1,2 = -1 ± 49 2

x1 = -1 + 49 2 = -1 +7 2 = 6 2 = 3

x2 = -1 - 49 2 = -1 -7 2 = -8 2 = -4

L={ -4 ; 3 }

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

f '( -4 ) = ( -4 ) 2 -4 -14 +0 = -2

f '( 3 ) = 3 2 +3 -14 +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 -4x im Punkt (-1|f(-1)) den Wert -14?

Lösung einblenden

f(x)= t x 2 -4x

=>f'(x)= 2 t x -4

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

= 2 t ( -1 ) -4
= -2 t -4

Dieser Wert soll ja den Wert -14 besitzen, also gilt:

-2t -4 = -14 | +4
-2t = -10 |:(-2 )
t = 5