Aufgabenbeispiele von ganzrational

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Ableiten (ganzrational)

Beispiel:

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

Lösung einblenden

f(x)= 2 x 3 -4

f'(x)= 6 x 2 +0

= 6 x 2

Ableiten an einem Punkt (nur ganzrational)

Beispiel:

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

Lösung einblenden

f(x)= 3 x 5 - x

=>f'(x)= 15 x 4 -1

f'(-1) = 15 ( -1 ) 4 -1 = 151 -1 = 15 -1 = 14

Ableiten nach Umformung

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

f(x)= ( - x 4 -4x ) · x

= - x 4 · x -4x · x

= - x 5 -4 x 2

Jetzt wird abgeleitet:

f'(x)= -5 x 4 -8x

Ableiten mit vorher vereinfachen

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= ( x +1 ) · ( 3x -6 ) +3 + x 4 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)= ( x +1 ) · ( 3x -6 ) +3 + x 4

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

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

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

f'(x)= 4 x 3 +6x -3

Ableiten ganzrational mit Parameter

Beispiel:

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

Lösung einblenden

f(x)= 4 x 3 +4 t x

f'(x)= 12 x 2 +4 t

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 -5x 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 -5x

f'(x)= x 2 -5

Diese Ableitung muss ja = -1 sein, also setzen wir x 2 -5 = -1.

x 2 -5 = -1 | +5
x 2 = 4 | 2
x1 = - 4 = -2
x2 = 4 = 2

L={ -2 ; 2 }

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

f '( -2 ) = ( -2 ) 2 -5 = -1

f '( 2 ) = 2 2 -5 = -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 + 5 2 x 2 +7x parallel zur Geraden y = 3x -3 ist.

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

Lösung einblenden

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

Zuerst leiten wir mal f(x) ab:

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

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

Diese Ableitung muss ja = 3 sein, also setzen wir x 2 +5x +7 = 3.

x 2 +5x +7 = 3 | -3

x 2 +5x +4 = 0

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

x1,2 = -5 ± 5 2 -4 · 1 · 4 21

x1,2 = -5 ± 25 -16 2

x1,2 = -5 ± 9 2

x1 = -5 + 9 2 = -5 +3 2 = -2 2 = -1

x2 = -5 - 9 2 = -5 -3 2 = -8 2 = -4

L={ -4 ; -1 }

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

f '( -4 ) = ( -4 ) 2 +5( -4 ) +7 = 3

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

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

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

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

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

Zuerst leiten wir mal f(x) ab:

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

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

= x 2 +2x -2

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

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

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 ) -2 +0 = 1

f '( 1 ) = 1 2 +21 -2 +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)= t x 3 +3x im Punkt (-2|f(-2)) den Wert -33?

Lösung einblenden

f(x)= t x 3 +3x

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

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

= 3 t ( -2 ) 2 +3
= 12 t +3

Dieser Wert soll ja den Wert -33 besitzen, also gilt:

12t +3 = -33 | -3
12t = -36 |:12
t = -3