Aufgabenbeispiele von ganzrational

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Ableiten (ganzrational)

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

f'(x)= - x 3 +4

Ableiten an einem Punkt (nur ganzrational)

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= -2 x 3 +4x und gib die Steigung von f an der Stelle x=3 an:

Lösung einblenden

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

=>f'(x)= -6 x 2 +4

f'(3) = -6 3 2 +4 = -69 +4 = -54 +4 = -50

Ableiten nach Umformung

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

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

= -2 x 2 x + -4x x

= -2x -4

Jetzt wird abgeleitet:

f'(x)= -2

Ableiten mit vorher vereinfachen

Beispiel:

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

= 7 x 3 + ( -2 x 4 -14 x 3 ) -6

= -2 x 4 +7 x 3 -14 x 3 -6

= -2 x 4 -7 x 3 -6

f'(x)= -8 x 3 -21 x 2

Ableiten ganzrational mit Parameter

Beispiel:

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

Lösung einblenden

f(x)= 1 5 t 2 x 5 -2 x 2

f'(x)= t 2 x 4 -4x

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 +4x 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 - x 2 +4x

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

Diese Ableitung muss ja = 3 sein, also setzen wir x 2 -2x +4 = 3.

x 2 -2x +4 = 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 +4 = 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 2 x 2 +3x parallel zur Geraden y = -3 ist.

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

Lösung einblenden

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 +3x

f'(x)= x +3

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

x +3 = 0 | -3
x = -3

L={ -3 }

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

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

Stelle mit f'(x)=c finden (komplexer)

Beispiel:

Bestimme alle Stellen, an denen die Tangente an den Graph der Funktion f mit f(x)= 2x + 1 6 x 2 · ( 2x +15 )+6( x +1 ) parallel zur Geraden y = 2x +1 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) = 2x + 1 6 x 2 · ( 2x +15 )+6( x +1 )

= 2x + ( 1 3 x 3 + 5 2 x 2 ) +6x +6

= 1 3 x 3 + 5 2 x 2 +2x +6x +6

= 1 3 x 3 + 5 2 x 2 +8x +6

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 + 5 2 x 2 +8x +6

f'(x)= x 2 +5x +8 +0

= x 2 +5x +8

Diese Ableitung muss ja = 2 sein, also setzen wir x 2 +5x +8 +0 = 2.

x 2 +5x +8 = 2 | -2

x 2 +5x +6 = 0

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

x1,2 = -5 ± 5 2 -4 · 1 · 6 21

x1,2 = -5 ± 25 -24 2

x1,2 = -5 ± 1 2

x1 = -5 + 1 2 = -5 +1 2 = -4 2 = -2

x2 = -5 - 1 2 = -5 -1 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 +5( -3 ) +8 +0 = 2

f '( -2 ) = ( -2 ) 2 +5( -2 ) +8 +0 = 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 3 -4x im Punkt (-1|f(-1)) den Wert 2?

Lösung einblenden

f(x)= t x 3 -4x

=>f'(x)= 3 t x 2 -4

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

= 3 t ( -1 ) 2 -4
= 3 t -4

Dieser Wert soll ja den Wert 2 besitzen, also gilt:

3t -4 = 2 | +4
3t = 6 |:3
t = 2