Aufgabenbeispiele von ganzrational

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Ableiten (ganzrational)

Beispiel:

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

Lösung einblenden

f(x)= 5 x 4 - 3 4 x 2

f'(x)= 20 x 3 - 3 2 x

Ableiten an einem Punkt (nur ganzrational)

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

=>f'(x)= -5 x 4 +16 x 3

f'(1) = -5 1 4 +16 1 3 = -51 +161 = -5 +16 = 11

Ableiten nach Umformung

Beispiel:

Forme zuerst um. Berechne dann die Ableitung von f mit f(x)= ( -5 x 3 -4 ) · x .

Lösung einblenden

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

f(x)= ( -5 x 3 -4 ) · x

= -5 x 3 · x -4 · x

= -5 x 4 -4x

Jetzt wird abgeleitet:

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

Ableiten mit vorher vereinfachen

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= ( x +7 ) · 7 x 2 +3 x 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)= ( x +7 ) · 7 x 2 +3 x 5

= 7 x 3 +49 x 2 +3 x 5

= 3 x 5 +7 x 3 +49 x 2

f'(x)= 15 x 4 +21 x 2 +98x

Ableiten ganzrational mit Parameter

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

f'(x)= 25 t x 4 + 3 2 t 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 - x 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 - x

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

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

x 2 + x -1 = 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 -1 = 1

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

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

Lösung einblenden

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 +2 x 2 +4x

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

Diese Ableitung muss ja = 1 sein, also setzen wir x 2 +4x +4 = 1.

x 2 +4x +4 = 1 | -1

x 2 +4x +3 = 0

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

x1,2 = -4 ± 4 2 -4 · 1 · 3 21

x1,2 = -4 ± 16 -12 2

x1,2 = -4 ± 4 2

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

x2 = -4 - 4 2 = -4 -2 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 +4( -3 ) +4 = 1

f '( -1 ) = ( -1 ) 2 +4( -1 ) +4 = 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)= x -3 + 1 6 x 2 · ( 2x +9 ) +4 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) = x -3 + 1 6 x 2 · ( 2x +9 ) +4

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

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

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

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 + 3 2 x 2 + x +1

f'(x)= x 2 +3x +1 +0

= x 2 +3x +1

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

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

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 ) +1 +0 = -1

f '( -1 ) = ( -1 ) 2 +3( -1 ) +1 +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 6 + t x im Punkt (2|f(2)) den Wert -957?

Lösung einblenden

f(x)= -5 x 6 + t x

=>f'(x)= -30 x 5 + t

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

= -30 2 5 + t
= -960 + t

Dieser Wert soll ja den Wert -957 besitzen, also gilt:

t -960 = -957 | +960
t = 3