Aufgabenbeispiele von ganzrational

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Ableiten (ganzrational)

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= - 1 12 x 4 +3 x 2 und vereinfache:

Lösung einblenden

f(x)= - 1 12 x 4 +3 x 2

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

Ableiten an einem Punkt (nur ganzrational)

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= 2 x 4 +4 x 2 und gib die Steigung von f an der Stelle x=1 an:

Lösung einblenden

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

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

f'(1) = 8 1 3 +81 = 81 +8 = 8 +8 = 16

Ableiten nach Umformung

Beispiel:

Forme zuerst um. Berechne dann die Ableitung von f mit f(x)= ( 3 x 4 +1 ) · x 3 .

Lösung einblenden

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

f(x)= ( 3 x 4 +1 ) · x 3

= 3 x 4 · x 3 + 1 · x 3

= 3 x 7 + x 3

Jetzt wird abgeleitet:

f'(x)= 21 x 6 +3 x 2

Ableiten mit vorher vereinfachen

Beispiel:

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

= -3 x 3 -15 x 2 +4 x 4 -5x

= 4 x 4 -3 x 3 -15 x 2 -5x

f'(x)= 16 x 3 -9 x 2 -30x -5

Ableiten ganzrational mit Parameter

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

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

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 -6x 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 -6x

f'(x)= x 2 -6

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

x 2 -6 = -2 | +6
x 2 = 4 | 2
x1 = - 4 = -2
x2 = 4 = 2

L={ -2 ; 2 }

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

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

f '( 2 ) = 2 2 -6 = -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 -2 x 2 +6x parallel zur Geraden y = 2x +4 ist.

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

Lösung einblenden

Die Gerade y = 2x +4 hat als Steigung m = 2 und als y-Achsenabschnitt c = 4 .

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 -2 x 2 +6x

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

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

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

x 2 -4x +4 = 0

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

x1,2 = +4 ± ( -4 ) 2 -4 · 1 · 4 21

x1,2 = +4 ± 16 -16 2

x1,2 = +4 ± 0 2

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

x = 4 2 = 2

L={ 2 }

2 ist 2-fache Lösung!

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

f '( 2 ) = 2 2 -42 +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)= 1 2 · ( 2( 1 2 x 2 -8 ) ) +1 parallel zur Geraden y = -2x -4 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 2 · ( 2( 1 2 x 2 -8 ) ) +1

= 1 2 x 2 -8 +1

= 1 2 x 2 -7

Die Gerade y = -2x -4 hat als Steigung m = -2 und als y-Achsenabschnitt c = -4 .

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 2 x 2 -7

f'(x)= x +0

= x

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

x = -2

L={ -2 }

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

f '( -2 ) = -2 +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 3 + x im Punkt (-1|f(-1)) den Wert -5?

Lösung einblenden

f(x)= t x 3 + x

=>f'(x)= 3 t x 2 +1

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

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

Dieser Wert soll ja den Wert -5 besitzen, also gilt:

3t +1 = -5 | -1
3t = -6 |:3
t = -2