Aufgabenbeispiele von ganzrational

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Ableiten (ganzrational)

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= 1 10 x 5 - 1 2 x 3 und vereinfache:

Lösung einblenden

f(x)= 1 10 x 5 - 1 2 x 3

f'(x)= 1 2 x 4 - 3 2 x 2

Ableiten an einem Punkt (nur ganzrational)

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= 3 x 4 -4 und gib die Steigung von f an der Stelle x=-1 an:

Lösung einblenden

f(x)= 3 x 4 -4

=>f'(x)= 12 x 3 +0

= 12 x 3

f'(-1) = 12 ( -1 ) 3 = 12( -1 ) = -12

Ableiten nach Umformung

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

f(x)= x 4 +3 x 3

= x 4 x 3 + 3 x 3

= x + 3 x 3

= x +3 x -3

Jetzt wird abgeleitet:

f'(x) = 1 -9 x -4

f'(x)= 1 - 9 x 4

Ableiten mit vorher vereinfachen

Beispiel:

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

= 3 x 2 -12x -2 x 2

= 3 x 2 -2 x 2 -12x

= x 2 -12x

f'(x)= 2x -12

Ableiten ganzrational mit Parameter

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= 3 10 t x 5 -2 t 2 x 2 und vereinfache:

Lösung einblenden

f(x)= 3 10 t x 5 -2 t 2 x 2

f'(x)= 3 2 t x 4 -4 t 2 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 + 1 2 x 2 -7x 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 + 1 2 x 2 -7x

f'(x)= x 2 + x -7

Diese Ableitung muss ja = -1 sein, also setzen wir x 2 + x -7 = -1.

x 2 + x -7 = -1 | +1

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 -7 = -1

f '( 2 ) = 2 2 +2 -7 = -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 3 x 3 + 3 2 x 2 +5x parallel zur Geraden y = 3x +4 ist.

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

Lösung einblenden

Die Gerade y = 3x +4 hat als Steigung m = 3 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 = 3 gelten.

Zuerst leiten wir mal f(x) ab:

f(x)= 1 3 x 3 + 3 2 x 2 +5x

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

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

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

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 ) +5 = 3

f '( -1 ) = ( -1 ) 2 +3( -1 ) +5 = 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)= -3 + 1 2 x · ( x +8 ) parallel zur Geraden y = -3 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) = -3 + 1 2 x · ( x +8 )

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

= 1 2 x 2 +4x -3

= 1 2 x 2 +4x -3

Die Gerade y = -3 hat als Steigung m = 0 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 = 0 gelten.

Zuerst leiten wir mal f(x) ab:

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

f'(x)= x +4 +0

= x +4

Diese Ableitung muss ja = 0 sein, also setzen wir x +4 +0 = 0.

x +4 = 0 | -4
x = -4

L={ -4 }

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

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

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 +5x im Punkt (-1|f(-1)) den Wert 25?

Lösung einblenden

f(x)= t x 5 +5x

=>f'(x)= 5 t x 4 +5

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

= 5 t ( -1 ) 4 +5
= 5 t +5

Dieser Wert soll ja den Wert 25 besitzen, also gilt:

5t +5 = 25 | -5
5t = 20 |:5
t = 4