Lösungswege Mathematik Oberstufe 7, Schülerbuch

158 Erweiterung der Differentialrechnung > Weitere Ableitungsregeln 7 Berechne die erste Ableitung von f mit f​​(x) ​= ​(− 2 ​x ​3 ​+ 1) ​· ​(− 2 − 7 x)​ a) durch Ausmultiplizieren b) durch Anwendung der Produktregel. a) ​f​(x) ​= 14 ​x​4 ​+ 4 ​x​3 ​− 7 x − 2 ⇒ f‘​(x) ​= 56 ​x​3 ​+ 12 ​x​2 ​− 7​ b) Verwendet man die Produktregel, müssen zuerst g und h sowie ihre Ableitungen bestimmt werden: ​g​(x) ​= − 2 ​x ​3 ​+ 1​ ​g‘​(x) ​= − 6 ​x ​2 ​ ​h​(x) ​= − 2 − 7 x ​ ​h‘​(x) ​= − 7​ Durch Einsetzen in die Produktregel erhält man: ​f‘​(x) ​= − 6 ​x ​2 ​· ​(− 2 − 7 x) ​+ ​(− 2 ​x ​3 ​+ 1) ​· ​(− 7) ​= 12 ​x​2 ​+ 42 ​x​3 ​+ 14 ​x​3 ​− 7= 56​x​3 ​+ 12 ​x​2 ​− 7​ Bestimme die erste Ableitung von f 1) durch Ausmultiplizieren 2) mit Hilfe der Produktregel. a) ​f​(x) ​= ​(− ​x ​5 ​+ 1) ​· ​(3 ​x ​3​)​ d) ​f​(s) ​= ​(3 ​s ​2 ​+ 2 s) ​· ​(− s − 3 ​s ​3​)​ b) ​f​(x) ​= ​(− 2 ​x ​5​) ​· ​(− 3 + 7​x​2​)​ e) ​f​(x) ​= ​(− 2 ​x ​3 ​+ 1) ​· ​(3 ​x ​5 ​− 3 ​x ​6​)​ c) ​f​(t) ​= ​(3 ​t ​2 ​+ 1 t) ​· ​(− 2 t − 7 ​t ​3​)​ f) ​f​(g) ​= ​(− ​g ​2 ​+ 1 g) ​· ​(2 + 3​g​4​)​ Bestimme die Steigung der Tangente von f an der Stelle x​ = − 3​. Verwende für die Ableitung der Funktion die Produktregel. a) ​f​(x) ​= ​x ​2 ​· ​(− 5 ​x ​3 ​+ 4 ​x​2​)​ c) ​f​(x) ​= ​(− 2 ​x ​3 ​− ​x ​6​) ​· ​(3 − 2 ​x ​2​)​ b) ​f​(x) ​= ​(− 2 ​x ​4 ​− 3 ​x ​3​) ​· ​(− 12x + 4​x​2​)​ d) ​f​(x) ​= ​(​x ​2 ​− 2 x) ​· ​(− x − ​x ​2​)​ a) Beweise mit Hilfe der Produktregel, dass gilt: ​f = u · v · w ⇒ f‘ = u‘ · v · w + u · v‘ · w + u · v · w‘​ b) Verwende die Regel aus a) um die Ableitungsfunktion von f zu bestimmen. 1) ​f​(x) ​= ​x ​2 ​· ​(​x ​3 ​− 2 ​x ​2​) ​· ​(4 ​x ​2​)​ 3) ​f​(x) ​= ​(​x ​2 ​− 2) ​· ​(3 x − 2 ​x ​3​) ​· ​(− 5x + ​x​3​)​ 2) ​f​(x) ​= ​x ​4 ​· ​(− x + 4​x​5​) ​· ​(− x + 4​x​2​)​ 4) ​f​(x) ​= ​(​x ​3 ​+ 8) ​· ​(− 2x + ​x​2​) ​· ​(− 5 + 2​x​2​)​ Tipp: Fasse f als Produkt der Funktionen (u​ · v​) und w auf und verwende die Produktregel. Die Quotientenregel Gegeben ist die Funktion f mit f​​(x) ​= ​​x ​ 3​ _ x ​​(x ≠ 0)​. a) Kürze zuerst den Bruch und ermittle anschließend f​‘​(x)​. b) Es sei f​​(x) ​= ​ g​(x)​ _ h​(x)​​. Bestimme ​g​(x) ​und ​h​(x) ​der gegebenen Funktion und überprüfe, ob gilt f​‘​(x) ​= ​ g‘​(x)​ _ h‘​(x)​​. Die Quotientenregel (Beweis siehe Aufgabe 594) ​f​(x) ​= ​ g​(x)​ _ h​(x)​ ​ ​f‘​(x) ​= ​ g‘​(x) ​· h​(x) ​− g​(x) ​· h‘​(x)​ ____________ ​(h​(x)​) ​2​ ​ kurz: ​f‘ = ​ g‘ · h − g · h‘ _ ​h ​2​ ​ Berechne die erste Ableitung der Funktion f mit f​​(x) ​= ​3 ​x ​ 2 ​− 2 x _ 3 x + 4 ​. Für die Berechnung der ersten Ableitung muss man zuerst g und h sowie ihre Ableitungen bestimmen: ​g​(x) ​= 3 ​x​2 ​− 2 x ⇒ g‘​(x) ​= 6 x − 2 ​ ​h​(x) ​= 3 x + 4 ⇒ h‘​(x) ​= 3​ Durch Einsetzen in die Quotientenregel erhält man: ​f‘​(x) ​= ​ ​(6 x − 2) ​· ​(3 x + 4) ​− ​(3 ​x ​2 ​− 2 x) ​· 3 _________________ ​(3 x + 4) ​2​ ​= ​18 ​x ​ 2 ​+ 24 x − 6 x − 8 − 9 ​x ​2 ​+ 6 x _______________ ​(3 x + 4) ​2​ ​= ​9 ​x ​ 2 ​+ 24 x − 8 _ ​(3 x + 4) ​2​ ​ Muster 583‌ t 584‌ t 585‌ 586‌ 587‌ Merke Muster 588‌ Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv

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