Aufgabenbeispiele von ganzrational

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Ableiten (ganzrational)

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

f'(x)= -20 x 3 +4x

Ableiten an einem Punkt (nur ganzrational)

Beispiel:

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

Lösung einblenden

f(x)= 2 x 3 +2x

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

f'(0) = 6 0 2 +2 = 60 +2 = 2

Ableiten nach Umformung

Beispiel:

Forme zuerst um. Berechne dann die Ableitung von f mit f(x)= 3 x 2 +3 x .

Lösung einblenden

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

f(x)= 3 x 2 +3 x

= 3 x 2 x + 3 x

= 3x + 3 x

= 3x +3 x -1

Jetzt wird abgeleitet:

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

f'(x)= 3 - 3 x 2

Ableiten mit vorher vereinfachen

Beispiel:

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

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

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

= x 4 +6 x 3 - x

f'(x)= 4 x 3 +18 x 2 -1

Ableiten ganzrational mit Parameter

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

f'(x)= 12 t 2 x 3 - 3 2 t 2

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 -11x 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 -11x

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

Diese Ableitung muss ja = 1 sein, also setzen wir x 2 + x -11 = 1.

x 2 + x -11 = 1 | -1

x 2 + x -12 = 0

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

x1,2 = -1 ± 1 2 -4 · 1 · ( -12 ) 21

x1,2 = -1 ± 1 +48 2

x1,2 = -1 ± 49 2

x1 = -1 + 49 2 = -1 +7 2 = 6 2 = 3

x2 = -1 - 49 2 = -1 -7 2 = -8 2 = -4

L={ -4 ; 3 }

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

f '( -4 ) = ( -4 ) 2 -4 -11 = 1

f '( 3 ) = 3 2 +3 -11 = 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 +2x parallel zur Geraden y = 5 ist.

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

Lösung einblenden

Die Gerade y = 5 hat als Steigung m = 0 und als y-Achsenabschnitt c = 5 .

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 3 x 3 + 3 2 x 2 +2x

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

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

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 ) +2 = 0

f '( -1 ) = ( -1 ) 2 +3( -1 ) +2 = 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)= 7( x +1 ) + 1 6 x 2 · ( 2x +15 ) +5 parallel zur Geraden y = x -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) = 7( x +1 ) + 1 6 x 2 · ( 2x +15 ) +5

= 7x +7 + ( 1 3 x 3 + 5 2 x 2 ) +5

= 1 3 x 3 + 5 2 x 2 +7x +7 +5

= 1 3 x 3 + 5 2 x 2 +7x +12

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 3 x 3 + 5 2 x 2 +7x +12

f'(x)= x 2 +5x +7 +0

= x 2 +5x +7

Diese Ableitung muss ja = 1 sein, also setzen wir x 2 +5x +7 +0 = 1.

x 2 +5x +7 = 1 | -1

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 ) +7 +0 = 1

f '( -2 ) = ( -2 ) 2 +5( -2 ) +7 +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 3 + t x im Punkt (2|f(2)) den Wert -20?

Lösung einblenden

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

=>f'(x)= -6 x 2 + t

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

= -6 2 2 + t
= -24 + t

Dieser Wert soll ja den Wert -20 besitzen, also gilt:

t -24 = -20 | +24
t = 4