Aufgabenbeispiele von ganzrational

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Ableiten (ganzrational)

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= 2 9 x 3 -5 und vereinfache:

Lösung einblenden

f(x)= 2 9 x 3 -5

f'(x)= 2 3 x 2 +0

= 2 3 x 2

Ableiten an einem Punkt (nur ganzrational)

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= -2 x 5 +5x und gib die Steigung von f an der Stelle x=3 an:

Lösung einblenden

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

=>f'(x)= -10 x 4 +5

f'(3) = -10 3 4 +5 = -1081 +5 = -810 +5 = -805

Ableiten nach Umformung

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

f(x)= ( -2 x 2 +2 ) · x 2

= -2 x 2 · x 2 + 2 · x 2

= -2 x 4 +2 x 2

Jetzt wird abgeleitet:

f'(x)= -8 x 3 +4x

Ableiten mit vorher vereinfachen

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= 3 +7 x 4 + ( x +4 ) · ( -6 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)= 3 +7 x 4 + ( x +4 ) · ( -6 x 2 )

= 3 +7 x 4 + ( -6 x 3 -24 x 2 )

= 7 x 4 -6 x 3 -24 x 2 +3

f'(x)= 28 x 3 -18 x 2 -48x

Ableiten ganzrational mit Parameter

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

f'(x)= 2 t 2 x 3 +0

= 2 t 2 x 3

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 -3 x 2 +8x den Wert 0 hat, also dass f '(x) = 0 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 -3 x 2 +8x

f'(x)= x 2 -6x +8

Diese Ableitung muss ja = 0 sein, also setzen wir x 2 -6x +8 = 0.

x 2 -6x +8 = 0

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

x1,2 = +6 ± ( -6 ) 2 -4 · 1 · 8 21

x1,2 = +6 ± 36 -32 2

x1,2 = +6 ± 4 2

x1 = 6 + 4 2 = 6 +2 2 = 8 2 = 4

x2 = 6 - 4 2 = 6 -2 2 = 4 2 = 2

L={ 2 ; 4 }

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

f '( 2 ) = 2 2 -62 +8 = 0

f '( 4 ) = 4 2 -64 +8 = 0

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 + x parallel zur Geraden y = -x +4 ist.

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

Lösung einblenden

Die Gerade y = -x +4 hat als Steigung m = -1 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 = -1 gelten.

Zuerst leiten wir mal f(x) ab:

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

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

Diese Ableitung muss ja = -1 sein, also setzen wir x 2 +3x +1 = -1.

x 2 +3x +1 = -1 | +1

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 ) +1 = -1

f '( -1 ) = ( -1 ) 2 +3( -1 ) +1 = -1

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 +5 ) ) -1 parallel zur Geraden y = -x -2 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 +5 ) ) -1

= 1 2 x 2 +5 -1

= 1 2 x 2 +4

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

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 = -1 gelten.

Zuerst leiten wir mal f(x) ab:

f(x)= 1 2 x 2 +4

f'(x)= x +0

= x

Diese Ableitung muss ja = -1 sein, also setzen wir x +0 = -1.

x = -1

L={ -1 }

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

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

Ableiten an einem Punkt mit Parameter

Beispiel:

Für welches t hat die Steigung der Tangente an den Graph von f mit f(x)= -2 x 5 + t x 4 im Punkt (-2|f(-2)) den Wert -288?

Lösung einblenden

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

=>f'(x)= -10 x 4 +4 t x 3

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

= -10 ( -2 ) 4 +4 t ( -2 ) 3
= -160 -32 t

Dieser Wert soll ja den Wert -288 besitzen, also gilt:

-32t -160 = -288 | +160
-32t = -128 |:(-32 )
t = 4