Aufgabenbeispiele von ganzrational

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Ableiten (ganzrational)

Beispiel:

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

Lösung einblenden

f(x)= 2 3 x 3 +3

f'(x)= 2 x 2 +0

= 2 x 2

Ableiten an einem Punkt (nur ganzrational)

Beispiel:

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

Lösung einblenden

f(x)= -x -4

=>f'(x)= -1 +0

= -1

f'(3) = -1

Ableiten nach Umformung

Beispiel:

Forme zuerst um. Berechne dann die Ableitung von f mit f(x)= -5 x 2 -2x x 3 .

Lösung einblenden

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

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

= -5 x 2 x 3 + -2x x 3

= - 5 x - 2 x 2

= -5 x -1 -2 x -2

Jetzt wird abgeleitet:

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

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

Ableiten mit vorher vereinfachen

Beispiel:

Berechne die Ableitung von f mit f(x)= -5 x 3 + ( x -3 ) · ( 7x -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)= -5 x 3 + ( x -3 ) · ( 7x -4 )

= -5 x 3 + ( 7 x 2 -25x +12 )

f'(x)= -15 x 2 +14x -25

Ableiten ganzrational mit Parameter

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

f'(x)= 9 x 2 +3 t 2 x +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 + 5 2 x 2 +3x 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 + 5 2 x 2 +3x

f'(x)= x 2 +5x +3

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

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

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 ) +3 = -3

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

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

Lösung einblenden

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 - 1 2 x 2 -3x

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

Diese Ableitung muss ja = -1 sein, also setzen wir x 2 - x -3 = -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 = 4 2 = 2

x2 = 1 - 9 2 = 1 -3 2 = -2 2 = -1

L={ -1 ; 2 }

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

f '( -1 ) = ( -1 ) 2 - ( -1 ) -3 = -1

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

= 5 + ( 1 3 x 3 + x )

= 1 3 x 3 + x +5

= 1 3 x 3 + x +5

Die Gerade y = 2x -5 hat als Steigung m = 2 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 = 2 gelten.

Zuerst leiten wir mal f(x) ab:

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

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

= x 2 +1

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

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

L={ -1 ; 1 }

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

f '( -1 ) = ( -1 ) 2 +1 +0 = 2

f '( 1 ) = 1 2 +1 +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 2 - x im Punkt (-1|f(-1)) den Wert 7?

Lösung einblenden

f(x)= t x 2 - x

=>f'(x)= 2 t x -1

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

= 2 t ( -1 ) -1
= -2 t -1

Dieser Wert soll ja den Wert 7 besitzen, also gilt:

-2t -1 = 7 | +1
-2t = 8 |:(-2 )
t = -4