Aufgabenbeispiele von Tangenten

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


Tangente anlegen (einfache Funktionen)

Beispiel:

Berechne die Tangentengleichung an den Graphen von f mit f(x)= -2 x 2 -4x an der Stelle x= 1 :

Lösung einblenden

Zuerst braucht man die Ableitung von f(x)= -2 x 2 -4x ,
also

f'(x)= -4x -4

Um die Steigung der Tangente zu erhalten, setzen wir den gegebenen x-Wert in die Ableitung ein:

mt = f'( 1 )= -41 -4

= -4 -4

= -8

Damit wissen wir nun schon, dass die Tangente die Gleichung t: y= -8 x+c besitzt.

Um noch das c zu bestimmen, brauchen wir einen Punkt, den wir in die Gleichung einsetzen können.
Dazu müssen wir noch den y-Wert des Berührpunkts bestimmen, also f( 1 )= -2 1 2 -41 = -21 -4 = -2 -4 = -6

Wir erhalten so also den Punkt B( 1 | -6 ) als Berührpunkt.

Nun setzt man die errechnete Ableitung und die errechneten Punktkoordinaten in eine allgemeine Geradengleichung (y=mx+c) ein:

-6 = -8 1 + c

-6 = -8 + c | + 8

2 = c

also c= 2

Damit erhält man als Geradengleichung für die Tangente: y= -8 ⋅x + 2

Tangente anlegen (auch verkettete Fkt'n)

Beispiel:

Berechne die Tangentengleichung an den Graphen von f mit f(x)= ( -2x +3 ) 3 +4x an der Stelle x=0:

Lösung einblenden

Zuerst braucht man die Ableitung von f(x)= ( -2x +3 ) 3 +4x ,
also

f'(x)= 3 ( -2x +3 ) 2 · ( -2 +0 ) +4

= 3 ( -2x +3 ) 2 · ( -2 ) +4

= -6 ( -2x +3 ) 2 +4

Um die Steigung der Tangente zu erhalten, setzen wir den gegebenen x-Wert in die Ableitung ein:

mt = f'(0)= -6 ( -20 +3 ) 2 +4

= -6 ( 0 +3 ) 2 +4

= -6 3 2 +4

= -69 +4

= -54 +4

= -50

Damit wissen wir nun schon, dass die Tangente die Gleichung t: y= -50 x+c besitzt.

Um noch das c zu bestimmen, brauchen wir einen Punkt, den wir in die Gleichung einsetzen können.
Dazu müssen wir noch den y-Wert des Berührpunkts bestimmen, also f(0)= ( -20 +3 ) 3 +40 = ( 0 +3 ) 3 +0 = 3 3 +0 = 27 +0 = 27

Wir erhalten so also den Punkt B(0| 27 ) als Berührpunkt.

Nun setzt man die errechnete Ableitung und die errechneten Punktkoordinaten in eine allgemeine Geradengleichung (y=mx+c) ein:

27 = -50 0 + c

27 = 0 + c

27 = c

also c= 27

Damit erhält man als Geradengleichung für die Tangente: y= -50 ⋅x + 27

e-Funktionen: Tangente anlegen BF

Beispiel:

Berechne die Tangentengleichung an den Graphen von f mit f(x)= - 3 2 e -2x an der Stelle x=0:

Lösung einblenden

Zuerst braucht man die Ableitung von f(x)= - 3 2 e -2x ,
also

f'(x)= - 3 2 e -2x · ( -2 )

= 3 e -2x

Um die Steigung der Tangente zu erhalten, setzen wir den gegebenen x-Wert in die Ableitung ein:

mt = f'(0)= 3 e -20

= 3 e 0

= 3

Damit wissen wir nun schon, dass die Tangente die Gleichung t: y= 3 x+c besitzt.

Um noch das c zu bestimmen, brauchen wir einen Punkt, den wir in die Gleichung einsetzen können.
Dazu müssen wir noch den y-Wert des Berührpunkts bestimmen, also f(0)= - 3 2 e -20 = - 3 2 e 0 = - 3 2

Wir erhalten so also den Punkt B(0| - 3 2 ) als Berührpunkt.

Nun setzt man die errechnete Ableitung und die errechneten Punktkoordinaten in eine allgemeine Geradengleichung (y=mx+c) ein:

- 3 2 = 3 0 + c

- 3 2 = 0 + c

- 3 2 = c

also c= - 3 2

Damit erhält man als Geradengleichung für die Tangente: y= 3 ⋅x - 3 2

e-Funktionen: Tangente anlegen

Beispiel:

Berechne die Tangentengleichung an den Graphen von f mit f(x)= 2 x 2 · e 0,4x an der Stelle x= 1 :

Lösung einblenden

Zuerst braucht man die Ableitung von f(x)= 2 x 2 · e 0,4x ,
also

f'(x)= 2 · 2x · e 0,4x +2 x 2 · e 0,4x · 0,4

= 4 x · e 0,4x +2 x 2 · 0,4 e 0,4x

= 4 x · e 0,4x +0,8 x 2 · e 0,4x

= e 0,4x · ( 0,8 x 2 +4x )

= ( 0,8 x 2 +4x ) · e 0,4x

Um die Steigung der Tangente zu erhalten, setzen wir den gegebenen x-Wert in die Ableitung ein:

mt = f'( 1 )= e 0,41 · ( 0,8 1 2 +41 )

= e 0,4 · ( 0,81 +4 )

= e 0,4 · ( 0,8 +4 )

= e 0,4 · 4,8

= 4,8 e 0,4

≈ 7.16

Damit wissen wir nun schon, dass die Tangente die Gleichung t: y= 4,8 e 0,4 x+c besitzt.

Um noch das c zu bestimmen, brauchen wir einen Punkt, den wir in die Gleichung einsetzen können.
Dazu müssen wir noch den y-Wert des Berührpunkts bestimmen, also f( 1 )= 2 · 1 2 · e 0,41 = 2 · 1 · e 0,4 = 2 e 0,4 ≈ 2.98

Wir erhalten so also den Punkt B( 1 | 2 e 0,4 ) als Berührpunkt.

Nun setzt man die errechnete Ableitung und die errechneten Punktkoordinaten in eine allgemeine Geradengleichung (y=mx+c) ein:

2 e 0,4 = 4,8 e 0,4 1 + c

2 e 0,4 = 4,8 e 0,4 + c | -4,8 e 0,4

-2,8 e 0,4 = c

also c= -2,8 e 0,4 ≈ -4.18

Damit erhält man als Geradengleichung für die Tangente: y= 4,8 e 0,4 ⋅x -2,8 e 0,4 oder y=7.16x -4.18

Normale anlegen

Beispiel:

Berechne die Gleichung der Normalen an den Graphen von f mit f(x)= 3 cos( x ) +2 an der Stelle x= - 1 2 π :

Lösung einblenden

Zuerst braucht man die Ableitung von f(x)= 3 cos( x ) +2 ,
also

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

= -3 sin( x )

Um die Steigung der Tangente zu erhalten, setzen wir den gegebenen x-Wert in die Ableitung ein:

mt = f'( - 1 2 π )= -3 sin( ( - 1 2 π ) )

= -3( -1 )

= 3

Um mit der Tangentensteigung die Steigung der darauf senkrecht stehenden Normalen zu berechnen, verwenden wir die Beziehung:

mn= - 1 mt

also mn= - 1 3

Damit wissen wir nun schon, dass die Normale die Gleichung t: y= - 1 3 x+c besitzt.

Um noch das c zu bestimmen, brauchen wir einen Punkt, den wir in die Gleichung einsetzen können.
Dazu müssen wir noch den y-Wert des Berührpunkts bestimmen, also f( - 1 2 π )= 3 cos( ( - 1 2 π ) ) +2 = 30 +2 = 0 +2 = 2

Wir erhalten so also den Punkt B( - 1 2 π | 2 ) als Berührpunkt.

Nun setzt man die errechnete Ableitung und die errechneten Punktkoordinaten in eine allgemeine Geradengleichung (y=mx+c) ein:

2 = - 1 3 ⋅( - 1 2 π ) + c

2 = 1 6 π + c | - 1 6 π

2 - 1 6 π = c

also c= 2 - 1 6 π ≈ 1.48

Damit erhält man als Geradengleichung für die Normale: y= - 1 3 ⋅x + 2 - 1 6 π oder y=-0.33x +1.48

Tangente von außen anlegen

Beispiel:

Vom Punkt P(1|-4) aus sollen Tangenten an den Graphen von f mit f(x)= 4 x 2 +3x +5 angelegt werden.
Bestimme alle möglichen Berührpunkte und bestimme (exemplarisch) eine Tangentengleichung an einem dieser Berührpunkte.

Lösung einblenden

Zuerst wird die Ableitung von f berechnet: f'(x)= 8x +3

Wir kennen den Berührpunkt, in dem die gesuchte Tangente durch P(1|-4) an das Schaubild von f angelegt wird, nicht. Deswegen nennen wir den x-Wert u. Der Funktionswert ist dann f(u), da der Berührpunkt ja auf dem Schaubild von f liegt. Außerdem muss die Ableitung in u ja gerade die Tangentensteigung sein, da B(u|f(u)) der Berührpunkt ist.

Wir können also P(1|-4) als (x|y), den Berührpunkt B(u|f(u)) und m=f'(u)= 8u +3 in die allgemeine Tangentengleichung

y=f´(u) ⋅(x-u)+f(u)

einsetzen:

-4 = ( 8u +3 ) · ( 1 - u ) + 4 u 2 +3u +5 | +4

( 8u +3 ) ( 1 - u ) +4 u 2 +3u +5 +4 = 0

-8 u 2 +5u +3 +4 u 2 +3u +5 +4 = 0

-4 u 2 +8u +12 = 0

Die Lösung der Gleichung:

-4 u 2 +8u +12 = 0 |:4

- u 2 +2u +3 = 0

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

u1,2 = -2 ± 2 2 -4 · ( -1 ) · 3 2( -1 )

u1,2 = -2 ± 4 +12 -2

u1,2 = -2 ± 16 -2

u1 = -2 + 16 -2 = -2 +4 -2 = 2 -2 = -1

u2 = -2 - 16 -2 = -2 -4 -2 = -6 -2 = 3

L={ -1 ; 3 }


Man hat nun also die x-Werte der Berührpunkte. In diesen müssen nun noch Tangenten an den Graphen von f angelegt werden.


An der Stelle x= -1 :

Zuerst braucht man die Ableitung von f(x)= 4 x 2 +3x +5 ,
also

f'(x)= 8x +3 +0

= 8x +3

Um die Steigung der Tangente zu erhalten, setzen wir den gegebenen x-Wert in die Ableitung ein:

mt = f'( -1 )= 8( -1 ) +3

= -8 +3

= -5

Damit wissen wir nun schon, dass die Tangente die Gleichung t: y= -5 x+c besitzt.

Um noch das c zu bestimmen, brauchen wir einen Punkt, den wir in die Gleichung einsetzen können.
Dazu müssen wir noch den y-Wert des Berührpunkts bestimmen, also f( -1 )= 4 ( -1 ) 2 +3( -1 ) +5 = 41 -3 +5 = 4 -3 +5 = 6

Wir erhalten so also den Punkt B( -1 | 6 ) als Berührpunkt.

Nun setzt man die errechnete Ableitung und die errechneten Punktkoordinaten in eine allgemeine Geradengleichung (y=mx+c) ein:

6 = -5 ⋅( -1 ) + c

6 = 5 + c | -5

1 = c

also c= 1

Damit erhält man als Geradengleichung für die Tangente: y= -5 ⋅x + 1


An der Stelle x= 3 :

Zuerst braucht man die Ableitung von f(x)= 4 x 2 +3x +5 ,
also

f'(x)= 8x +3 +0

= 8x +3

Um die Steigung der Tangente zu erhalten, setzen wir den gegebenen x-Wert in die Ableitung ein:

mt = f'( 3 )= 83 +3

= 24 +3

= 27

Damit wissen wir nun schon, dass die Tangente die Gleichung t: y= 27 x+c besitzt.

Um noch das c zu bestimmen, brauchen wir einen Punkt, den wir in die Gleichung einsetzen können.
Dazu müssen wir noch den y-Wert des Berührpunkts bestimmen, also f( 3 )= 4 3 2 +33 +5 = 49 +9 +5 = 36 +9 +5 = 50

Wir erhalten so also den Punkt B( 3 | 50 ) als Berührpunkt.

Nun setzt man die errechnete Ableitung und die errechneten Punktkoordinaten in eine allgemeine Geradengleichung (y=mx+c) ein:

50 = 27 3 + c

50 = 81 + c | -81

-31 = c

also c= -31

Damit erhält man als Geradengleichung für die Tangente: y= 27 ⋅x -31

Tangente von außen Anwendungen

Beispiel:

Der Querschnitt einer Landschaft kann im Talbereich näherungsweise durch die Funktion f mit f(x)= - x 3 +1,5 x 2 (mit 0 ≤ x ≤ 1) beschrieben werden (x und f(x) in 10 Meter). An das Tal schließt sich ein Hochplateau an, das sich im Modell durch die Gleichung der Geraden y = 0,5 (für x ≥ 1) beschreiben lässt. Auf dieses Hochplateau möchte man nun einen 10m hohen Aussichtsturm bauen, von dem man zwar den tiefsten Punkt des Tals (im Modell T(0|0)) noch sehen kann, der aber möglichst weit weg vom Abhang steht.
Bestimme den x-Wert im Modell, an dem man diesen Turm aufstellen muss.

Lösung einblenden

Zuerst wird die Ableitung von f berechnet: f'(x)= -3 x 2 +3x

Wir kennen den Berührpunkt, in dem die gesuchte Tangente durch P(0|0) an das Schaubild von f angelegt wird, nicht. Deswegen nennen wir den x-Wert u. Der Funktionswert ist dann f(u), da der Berührpunkt ja auf dem Schaubild von f liegt. Außerdem muss die Ableitung in u ja gerade die Tangentensteigung sein, da B(u|f(u)) der Berührpunkt ist.

Wir können also P(0|0) als (x|y), den Berührpunkt B(u|f(u)) und m=f'(u)= -3 u 2 +3u in die allgemeine Tangentengleichung

y=f´(u) ⋅(x-u)+f(u)

einsetzen:

0 = ( -3 u 2 +3u ) · ( 0 - u ) + - u 3 +1,5 u 2

- ( -3 u 2 +3u ) u - u 3 +1,5 u 2 = 0

3 u 3 -3 u 2 - u 3 +1,5 u 2 = 0

2 u 3 -1,5 u 2 = 0

Die Lösung der Gleichung:

2 u 3 -1,5 u 2 = 0
u 2 ( 2u -1,5 ) = 0

Ein Produkt ist genau dann =0, wenn mindestens einer der beiden Faktoren =0 ist.

1. Fall:

u 2 = 0 | 2
u1 = 0

2. Fall:

2u -1,5 = 0 | +1,5
2u = 1,5 |:2
u2 = 0,75

L={0; 0,75 }

0 ist 2-fache Lösung!


Man hat nun also die x-Werte der Berührpunkte. In diesen müssen nun noch Tangenten an den Graphen von f angelegt werden.


An der Stelle x= 0,75 :

Zuerst braucht man die Ableitung von f(x)= - x 3 +1,5 x 2 ,
also

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

Um die Steigung der Tangente zu erhalten, setzen wir den gegebenen x-Wert in die Ableitung ein:

mt = f'( 0,75 )= -3 0,75 2 +30,75

= -30,5625 +2,25

= -1,6875 +2,25

= 0,5625

≈ 0.56

Damit wissen wir nun schon, dass die Tangente die Gleichung t: y= 0,5625 x+c besitzt.

Um noch das c zu bestimmen, brauchen wir einen Punkt, den wir in die Gleichung einsetzen können.
Dazu müssen wir noch den y-Wert des Berührpunkts bestimmen, also f( 0,75 )= - 0,75 3 +1,5 0,75 2 = -0,4219 +1,50,5625 = 0,4219 ≈ 0.42

Wir erhalten so also den Punkt B( 0,75 | 0,4219 ) als Berührpunkt.

Nun setzt man die errechnete Ableitung und die errechneten Punktkoordinaten in eine allgemeine Geradengleichung (y=mx+c) ein:

0,4219 = 0,5625 0,75 + c

0,4219 = 0,4219 + c | -0,4219

0 = c

also c=0

Damit erhält man als Geradengleichung für die Tangente: y= 0,5625 ⋅x +0 oder y=0.56x

Jetzt müssen wir ja noch die Tangente mit der anderen Gerade (Gerade der möglichen Turmspitzen) schneiden, um den gesuchten x-Wert zu erhalten:

0,5625x = 1,5 |:0,5625
x = 2,6667

Der gesuchte x-Wert (der die Stelle im Modell beschreibt an der der Turm gebaut werden soll) ist somit x ≈ 2.667.

Normale von außen Anwendungen

Beispiel:

Die Gerade durch den Punkt P(3| 5 2 ) und einen gesuchten Punkt Q auf dem Graph der Funktion f mit f(x)= x 2 -6x +2 schneidet den Graph von f orthogonal. Bestimme die Koordinaten eines solchen Punkt Q mit positivem x-Wert.

Lösung einblenden

Gesucht ist der Kurvenpunkt auf dem Graph von f, dessen Normale durch den Punkt P(3| 5 2 ) verläuft.

Du hast entweder einen veralteten Browser oder Javascript ausgeschaltet. Deswegen kannst du leider das Schaubild nicht sehen :(

Zuerst wird die Ableitung von f berechnet: f'(x)= 2x -6

Wir kennen den Kurvenpunkt von Gf, an dem die gesuchte Normale durch P(3| 5 2 ) geht, nicht. Deswegen nennen wir den x-Wert dieses gesuchten Punktes u. Der Funktionswert ist dann f(u), da dieser Punkt ja auf dem Schaubild von f liegt. Außerdem ist die Tangentensteigung in diesem Kurvenpunkt Q(u|f(u)) die Ableitung f'(u).

Da wir ja aber die Normale und nicht die Tangente suchen, müssen wir den negativen Kehrwert von f'(u) bilden, um die Steigung der Normalen zu erhalten.

mn = - 1 mt = - 1 f '(u) = -1 2u -6 = - 1 2u -6

Wir können also P(3| 5 2 ) als (x|y), den gesuchten Kurvenpunkt Q(u|f(u)) und - 1 f '(u) = - 1 2u -6 in die allgemeine Normalengleichung

y = - 1 f '(u) ⋅(x-u) + f(u)

einsetzen:

5 2 = -1 2u -6 · ( 3 - u ) + u 2 -6u +2 | - 5 2

- 3 - u 2u -6 + u 2 -6u +2 - 5 2 = 0

1 2 + u 2 -6u +2 - 5 2 = 0

u 2 -6u +0 = 0

Die Lösung der Gleichung:

u 2 -6u +0 = 0
u 2 -6u = 0
u ( u -6 ) = 0

Ein Produkt ist genau dann =0, wenn mindestens einer der beiden Faktoren =0 ist.

1. Fall:

u1 = 0

2. Fall:

u -6 = 0 | +6
u2 = 6

L={0; 6 }


Man hat nun also die x-Werte der gesuchten Kurvenpunkte. Für die y-Werte muss man eben noch die x-Werte in die Originalfunktion f einsetzen:

f(0) = 0 2 -60 +2 = 2 , also gilt für den gesuchten Kurvenpunkt: Q(0| 2 )

f( 6 ) = 6 2 -66 +2 = 2 , also gilt für den gesuchten Kurvenpunkt: Q( 6 | 2 )

Wendetangente Anwendungen

Beispiel:

Ein Snowboarder fährt bei einem Rennen auf einer Linie, die im Modell durch den Graph der Funktion f mit f(x)= x 3 -2,4 x 2 +10,368 (mit 0 ≤ x ≤ 4) beschrieben werden kann. Sollte der Snowboarder an einer bestimmten Stelle stürzen, so rutscht er geradlinig in einen Fangzaun, der im Modell auf der Geraden y=0 liegt. Der Zaun soll nur dort aufgestellt werden, wo der Snowboarder auch wirklich reinrutschen kann. Bestimme den x-Wert, des linken Endes des Zauns.

Lösung einblenden

Wir suchen also nach dem Wendepunkt:

f(x)= x 3 -2,4 x 2 +10,368

Als erstes leitet man die Funktion zwei mal ab.

f'(x)= 3 x 2 -4,8x +0

= 3 x 2 -4,8x


f''(x)= 6x -4,8


Die notwendige Bedingung für einen Wendepunkt ist f''(x)=0.

(Wendestellen sind Extremstellen in der Ableitung, also haben Wendepunkten die Steigung 0 in f').

Man setzt nun also die zweite Ableitung gleich 0, um die einzig möglichen x-Werte für Wendepunkte zu bestimmen.

6x -4,8 = 0 | +4,8
6x = 4,8 |:6
x = 0,8

Die Lösung x= 0,8 ist nun der einzige Kandidat für eine Wendestelle.


Jetzt müssen wir noch die Tangente im Wendepunkt W(0,8 | 9,344 ) aufstellen:

Zuerst braucht man die Ableitung von f(x)= x 3 -2,4 x 2 +10,368 ,
also

f'(x)= 3 x 2 -4,8x +0

= 3 x 2 -4,8x

Um die Steigung der Tangente zu erhalten, setzen wir den gegebenen x-Wert in die Ableitung ein:

mt = f'(0,8 )= 3 0,8 2 -4,80,8

= 30,64 -3,84

= 1,92 -3,84

= -1,92

Damit wissen wir nun schon, dass die Tangente die Gleichung t: y= -1,92 x+c besitzt.

Um noch das c zu bestimmen, brauchen wir einen Punkt, den wir in die Gleichung einsetzen können.
Dazu müssen wir noch den y-Wert des Berührpunkts bestimmen, also f(0,8 )= 0,8 3 -2,4 0,8 2 +10,368 = 0,512 -2,40,64 +10,368 = 0,512 -1,536 +10,368 = 9,344 ≈ 9.34

Wir erhalten so also den Punkt B(0,8 | 9,344 ) als Berührpunkt.

Nun setzt man die errechnete Ableitung und die errechneten Punktkoordinaten in eine allgemeine Geradengleichung (y=mx+c) ein:

9,344 = -1,92 0,8 + c

9,344 = -1,536 + c | + 1,536

10,88 = c

also c= 10,88

Damit erhält man als Geradengleichung für die Tangente: y= -1,92 ⋅x + 10,88

Jetzt müssen wir ja noch die Tangente mit der anderen Gerade y = 0 () schneiden, um den gesuchten x-Wert zu erhalten:

-1,92x +10,88 = 0 | -10,88
-1,92x = -10,88 |:(-1,92 )
x = 5,6667

Der gesuchte x-Wert () ist somit x ≈ 5.667.

Tangente von außen anlegen

Beispiel:

Vom Punkt P(-2|-13) aus sollen Tangenten an den Graphen von f mit f(x)= -4 x 2 +4x -5 angelegt werden.
Bestimme alle möglichen Berührpunkte und bestimme (exemplarisch) eine Tangentengleichung an einem dieser Berührpunkte.

Lösung einblenden

Zuerst wird die Ableitung von f berechnet: f'(x)= -8x +4

Wir kennen den Berührpunkt, in dem die gesuchte Tangente durch P(-2|-13) an das Schaubild von f angelegt wird, nicht. Deswegen nennen wir den x-Wert u. Der Funktionswert ist dann f(u), da der Berührpunkt ja auf dem Schaubild von f liegt. Außerdem muss die Ableitung in u ja gerade die Tangentensteigung sein, da B(u|f(u)) der Berührpunkt ist.

Wir können also P(-2|-13) als (x|y), den Berührpunkt B(u|f(u)) und m=f'(u)= -8u +4 in die allgemeine Tangentengleichung

y=f´(u) ⋅(x-u)+f(u)

einsetzen:

-13 = ( -8u +4 ) · ( -2 - u ) + -4 u 2 +4u -5 | +13

( -8u +4 ) ( -2 - u ) -4 u 2 +4u -5 +13 = 0

8 u 2 +12u -8 -4 u 2 +4u -5 +13 = 0

4 u 2 +16u +0 = 0

Die Lösung der Gleichung:

4 u 2 +16u +0 = 0
4 u 2 +16u = 0
4 u ( u +4 ) = 0

Ein Produkt ist genau dann =0, wenn mindestens einer der beiden Faktoren =0 ist.

1. Fall:

u1 = 0

2. Fall:

u +4 = 0 | -4
u2 = -4

L={ -4 ; 0}


Man hat nun also die x-Werte der Berührpunkte. In diesen müssen nun noch Tangenten an den Graphen von f angelegt werden.


An der Stelle x= -4 :

Zuerst braucht man die Ableitung von f(x)= -4 x 2 +4x -5 ,
also

f'(x)= -8x +4 +0

= -8x +4

Um die Steigung der Tangente zu erhalten, setzen wir den gegebenen x-Wert in die Ableitung ein:

mt = f'( -4 )= -8( -4 ) +4

= 32 +4

= 36

Damit wissen wir nun schon, dass die Tangente die Gleichung t: y= 36 x+c besitzt.

Um noch das c zu bestimmen, brauchen wir einen Punkt, den wir in die Gleichung einsetzen können.
Dazu müssen wir noch den y-Wert des Berührpunkts bestimmen, also f( -4 )= -4 ( -4 ) 2 +4( -4 ) -5 = -416 -16 -5 = -64 -16 -5 = -85

Wir erhalten so also den Punkt B( -4 | -85 ) als Berührpunkt.

Nun setzt man die errechnete Ableitung und die errechneten Punktkoordinaten in eine allgemeine Geradengleichung (y=mx+c) ein:

-85 = 36 ⋅( -4 ) + c

-85 = -144 + c | + 144

59 = c

also c= 59

Damit erhält man als Geradengleichung für die Tangente: y= 36 ⋅x + 59


An der Stelle x=0:

Zuerst braucht man die Ableitung von f(x)= -4 x 2 +4x -5 ,
also

f'(x)= -8x +4 +0

= -8x +4

Um die Steigung der Tangente zu erhalten, setzen wir den gegebenen x-Wert in die Ableitung ein:

mt = f'(0)= -80 +4

= 0 +4

= 4

Damit wissen wir nun schon, dass die Tangente die Gleichung t: y= 4 x+c besitzt.

Um noch das c zu bestimmen, brauchen wir einen Punkt, den wir in die Gleichung einsetzen können.
Dazu müssen wir noch den y-Wert des Berührpunkts bestimmen, also f(0)= -4 0 2 +40 -5 = -40 +0 -5 = 0+0 -5 = -5

Wir erhalten so also den Punkt B(0| -5 ) als Berührpunkt.

Nun setzt man die errechnete Ableitung und die errechneten Punktkoordinaten in eine allgemeine Geradengleichung (y=mx+c) ein:

-5 = 4 0 + c

-5 = 0 + c

-5 = c

also c= -5

Damit erhält man als Geradengleichung für die Tangente: y= 4 ⋅x -5