Aufgabenbeispiele von ganzrational

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Ableiten (ganzrational)

Beispiel:

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

Lösung einblenden

f(x)= - 4 3 x 3 -4

f'(x)= -4 x 2 +0

= -4 x 2

Ableiten an einem Punkt (nur ganzrational)

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= 3 x 5 -4 x 3 und gib die Steigung von f an der Stelle x=-1 an:

Lösung einblenden

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

=>f'(x)= 15 x 4 -12 x 2

f'(-1) = 15 ( -1 ) 4 -12 ( -1 ) 2 = 151 -121 = 15 -12 = 3

Ableiten nach Umformung

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

f(x)= ( 4 x 3 +4x ) · x 3

= 4 x 3 · x 3 + 4x · x 3

= 4 x 6 +4 x 4

Jetzt wird abgeleitet:

f'(x)= 24 x 5 +16 x 3

Ableiten mit vorher vereinfachen

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= 7 -6 x 5 + ( x -6 ) · 3x 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)= 7 -6 x 5 + ( x -6 ) · 3x

= 7 -6 x 5 + ( 3 x 2 -18x )

= -6 x 5 +3 x 2 -18x +7

f'(x)= -30 x 4 +6x -18

Ableiten ganzrational mit Parameter

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

f'(x)= 3 x 2 -10 t 2 x +0

= 3 x 2 -10 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 + x 2 - x 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 + x 2 - x

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

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

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

x 2 +2x -3 = 0

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

x1,2 = -2 ± 2 2 -4 · 1 · ( -3 ) 21

x1,2 = -2 ± 4 +12 2

x1,2 = -2 ± 16 2

x1 = -2 + 16 2 = -2 +4 2 = 2 2 = 1

x2 = -2 - 16 2 = -2 -4 2 = -6 2 = -3

L={ -3 ; 1 }

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

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

f '( 1 ) = 1 2 +21 -1 = 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 2 x 2 +5x parallel zur Geraden y = x -1 ist.

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

Lösung einblenden

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

Zuerst leiten wir mal f(x) ab:

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

f'(x)= x +5

Diese Ableitung muss ja = 1 sein, also setzen wir x +5 = 1.

x +5 = 1 | -5
x = -4

L={ -4 }

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

f '( -4 ) = -4 +5 = 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)= -2( x +5 ) +1 + 1 3 x 2 · ( x -3 ) parallel zur Geraden y = -3x -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) = -2( x +5 ) +1 + 1 3 x 2 · ( x -3 )

= -2x -10 +1 + ( 1 3 x 3 - x 2 )

= 1 3 x 3 - x 2 -2x -10 +1

= 1 3 x 3 - x 2 -2x -9

Die Gerade y = -3x -2 hat als Steigung m = -3 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 = -3 gelten.

Zuerst leiten wir mal f(x) ab:

f(x)= 1 3 x 3 - x 2 -2x -9

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

= x 2 -2x -2

Diese Ableitung muss ja = -3 sein, also setzen wir x 2 -2x -2 +0 = -3.

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

x 2 -2x +1 = 0

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

x1,2 = +2 ± ( -2 ) 2 -4 · 1 · 1 21

x1,2 = +2 ± 4 -4 2

x1,2 = +2 ± 0 2

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

x = 2 2 = 1

L={ 1 }

1 ist 2-fache Lösung!

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

f '( 1 ) = 1 2 -21 -2 +0 = -3

Ableiten an einem Punkt mit Parameter

Beispiel:

Für welches t hat die Steigung der Tangente an den Graph von f mit f(x)= x 3 + t x 2 im Punkt (2|f(2)) den Wert 32?

Lösung einblenden

f(x)= x 3 + t x 2

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

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

= 3 2 2 +2 t 2
= 12 +4 t

Dieser Wert soll ja den Wert 32 besitzen, also gilt:

4t +12 = 32 | -12
4t = 20 |:4
t = 5