Aufgabenbeispiele von ganzrational

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Ableiten (ganzrational)

Beispiel:

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

Lösung einblenden

f(x)= 3 x 3 + x 2

f'(x)= 9 x 2 +2x

Ableiten an einem Punkt (nur ganzrational)

Beispiel:

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

Lösung einblenden

f(x)= 4 x 2 + x

=>f'(x)= 8x +1

f'(0) = 80 +1 = 0 +1 = 1

Ableiten nach Umformung

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

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

= 3 x 3 x 2 + -x x 2

= 3x - 1 x

= 3x - x -1

Jetzt wird abgeleitet:

f'(x) = 3 + x -2

f'(x)= 3 + 1 x 2

Ableiten mit vorher vereinfachen

Beispiel:

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

= -5x + ( 5 x 3 -25 x 2 ) -7 x 5

= -7 x 5 +5 x 3 -25 x 2 -5x

f'(x)= -35 x 4 +15 x 2 -50x -5

Ableiten ganzrational mit Parameter

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

f'(x)= -2 x 4 -4 t 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 -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 + 1 2 x 2 parallel zur Geraden y = 2x +1 ist.

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

Lösung einblenden

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

f'(x)= x 2 + x

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

x 2 + x = 2 | -2

x 2 + x -2 = 0

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

x1,2 = -1 ± 1 2 -4 · 1 · ( -2 ) 21

x1,2 = -1 ± 1 +8 2

x1,2 = -1 ± 9 2

x1 = -1 + 9 2 = -1 +3 2 = 2 2 = 1

x2 = -1 - 9 2 = -1 -3 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 -2 = 2

f '( 1 ) = 1 2 +1 = 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)= 0 -4x + 1 6 x 2 · ( 2x -3 ) 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) = 0 -4x + 1 6 x 2 · ( 2x -3 )

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

= 1 3 x 3 - 1 2 x 2 -4x

= 1 3 x 3 - 1 2 x 2 -4x

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 - 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 -2 = 0

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

x1,2 = +1 ± ( -1 ) 2 -4 · 1 · ( -2 ) 21

x1,2 = +1 ± 1 +8 2

x1,2 = +1 ± 9 2

x1 = 1 + 9 2 = 1 +3 2 = 4 2 = 2

x2 = 1 - 9 2 = 1 -3 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 - ( -1 ) -4 = -2

f '( 2 ) = 2 2 - 2 -4 = -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 5 -5 x 3 im Punkt (-2|f(-2)) den Wert -220?

Lösung einblenden

f(x)= t x 5 -5 x 3

=>f'(x)= 5 t x 4 -15 x 2

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

= 5 t ( -2 ) 4 -15 ( -2 ) 2
= 80 t -60

Dieser Wert soll ja den Wert -220 besitzen, also gilt:

80t -60 = -220 | +60
80t = -160 |:80
t = -2