Aufgabenbeispiele von ganzrational

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Ableiten (ganzrational)

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

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

= -4 x 2

Ableiten an einem Punkt (nur ganzrational)

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= -5 x 3 -2x und gib die Steigung von f an der Stelle x=0 an:

Lösung einblenden

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

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

f'(0) = -15 0 2 -2 = -150 -2 = -2

Ableiten nach Umformung

Beispiel:

Forme zuerst um. Berechne dann die Ableitung von f mit f(x)= ( - x 4 -5x ) · x 2 .

Lösung einblenden

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

f(x)= ( - x 4 -5x ) · x 2

= - x 4 · x 2 -5x · x 2

= - x 6 -5 x 3

Jetzt wird abgeleitet:

f'(x)= -6 x 5 -15 x 2

Ableiten mit vorher vereinfachen

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= -7x - x 4 + ( x -4 ) · ( 7x +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)= -7x - x 4 + ( x -4 ) · ( 7x +5 )

= -7x - x 4 + ( 7 x 2 -23x -20 )

= - x 4 +7 x 2 -7x -23x -20

= - x 4 +7 x 2 -30x -20

f'(x)= -4 x 3 +14x -30

Ableiten ganzrational mit Parameter

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= 4 x 4 +5 t 2 x 3 + 1 4 x 2 und vereinfache:

Lösung einblenden

f(x)= 4 x 4 +5 t 2 x 3 + 1 4 x 2

f'(x)= 16 x 3 +15 t 2 x 2 + 1 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 -9x den Wert -3 hat, also dass f '(x) = -3 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 -9x

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

Diese Ableitung muss ja = -3 sein, also setzen wir x 2 - x -9 = -3.

x 2 - x -9 = -3 | +3

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 = 6 2 = 3

x2 = 1 - 25 2 = 1 -5 2 = -4 2 = -2

L={ -2 ; 3 }

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

f '( -2 ) = ( -2 ) 2 - ( -2 ) -9 = -3

f '( 3 ) = 3 2 - 3 -9 = -3

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 x 2 +11x parallel zur Geraden y = 3x -1 ist.

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

Lösung einblenden

Die Gerade y = 3x -1 hat als Steigung m = 3 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 = 3 gelten.

Zuerst leiten wir mal f(x) ab:

f(x)= 1 3 x 3 +3 x 2 +11x

f'(x)= x 2 +6x +11

Diese Ableitung muss ja = 3 sein, also setzen wir x 2 +6x +11 = 3.

x 2 +6x +11 = 3 | -3

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 = -4 2 = -2

x2 = -6 - 4 2 = -6 -2 2 = -8 2 = -4

L={ -4 ; -2 }

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

f '( -4 ) = ( -4 ) 2 +6( -4 ) +11 = 3

f '( -2 ) = ( -2 ) 2 +6( -2 ) +11 = 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)= -7( x +3 ) +4x + 1 6 x 2 · ( 2x +3 ) 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) = -7( x +3 ) +4x + 1 6 x 2 · ( 2x +3 )

= -7x -21 +4x + ( 1 3 x 3 + 1 2 x 2 )

= 1 3 x 3 + 1 2 x 2 -7x +4x -21

= 1 3 x 3 + 1 2 x 2 -3x -21

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 3 x 3 + 1 2 x 2 -3x -21

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

= x 2 + x -3

Diese Ableitung muss ja = -1 sein, also setzen wir x 2 + x -3 +0 = -1.

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

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 -3 +0 = -1

f '( 1 ) = 1 2 +1 -3 +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)= -5 x 3 + t x im Punkt (-2|f(-2)) den Wert -64?

Lösung einblenden

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

=>f'(x)= -15 x 2 + t

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

= -15 ( -2 ) 2 + t
= -60 + t

Dieser Wert soll ja den Wert -64 besitzen, also gilt:

t -60 = -64 | +60
t = -4