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| − | In diesem Artikel geht es darum, die erste Ableitung f'(x) einer Funktion f(x) zu bestimmen. | + | In den folgenden Abschnitten geht es darum, die erste Ableitung $f'(x)$ einer Funktion $f(x)$ zu bestimmen. Doch zuerst wiederholen wir noch einmal die Definition von f': |
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| − | Hinweis: Im Folgenden sei f(x) auf ihrem Definitionsbereich immer differenzierbar (d.h. f'(x) existiert). Dies muss streng mathematisch vorausgesestzt werden)
| + | Vorausgesetzt sei im Folgenden, dass die Funktion $f(x)$ auf ihrem Definitionsbereich immer differenzierbar ist (d.h. $f'(x)$ existiert). Dies muss, streng mathematisch genommen, vorausgesestzt werden. |
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| − | == Was ist $f'(x)$? ==
| + | = Was ist $f'(x)$? = |
| − | füge noch besseres Bild ein!
| + | {{Inhalt:Differenzieren:Was ist f'}} |
| − | [[Datei:Differentialquotient.png|thumb|450px| Der Differentialquotient berechnet die Steigung der [[Tangente]] t.]]
| + | <br> |
| | + | <br> |
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| − | {{Vorlage:Definition|1=Die Ableitungsfunktion $f'(x)$ ist der sogenannte [[Differenzen- und Differentialquotient#Differentialquotient| Differentialquotient]] von $f(x)$.
| + | = Graphisches Bestimmen von $f'(x)$ = |
| | + | {{Inhalt:Differenzieren:Graphisches Bestimmen von f'}} |
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| − | $$ f'(x)={k}=\lim_{\Delta x\rightarrow 0} \frac{f(x+\Delta x)-f(x)}{(x+\Delta x)- x} $$
| + | = Rechnerisches Bestimmen von $f'(x)$ - Ableitungsregeln = |
| | + | {{Inhalt:Differenzieren: Rechnerisches Bestimmen von f'}} |
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| − | und gibt die '''momentane''' [[Steigung und Steigungswinkel|Steigung]] der Funktion $f$ an der [[Stelle]] x an.
| + | = Matura-Aufgaben = |
| | + | * [[Bifie-grün: Aufgaben des Bifie | <span style="background-color:#7CFC00"> $Bifie$ </span>]]: [http://aufgabenpool.srdp.at/bhs/download.php?qid=214&file=Leistungskurve.pdf Leistungskurve] |
| | + | *: hier musst du die Ableitungsfunktion graphisch bestimmen |
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| − | | + | [[Kategorie:Analysis]] |
| − | $f'(x)$ wird auch als '''1. Ableitung von f(x)''' bezeichnet. }}
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| − | == Graphisches Bestimmen der 1. Ableitung ==
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| − | {{Merke|1=$f'(x)$ gibt die Steigung von $f(x)$ an. Somit muss gelten:}}
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| − | {| cellspacing="0" border="1" cellpadding="20"
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| − | !| $f(x)$
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| − | !| $f'(x)$
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| − | |-
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| − | | 1. $f(x)$ hat bei $a$ eine [[Extremstellen|Extremstelle]]
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| − | |$\rightarrow$ Hier ist die Steigung $f'(x)=0$
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| − | |-
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| − | | 2. $f(x)$ hat bei $b$ einen [[Wendepunkt und Wendetangente|Wendepunkt]]
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| − | |$\rightarrow$ Hier ist der Graph lokal am steilsten oder am flachsten $\rightarrow$ die Steigung $f'$ hat hier einen Hoch- oder Tiefpunkt.
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| − | | 3. $f(x)$ ist monoton wachsend
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| − | |$\rightarrow$ $f'(x)$ ist positiv, d.h. oberhalb der x-Achse.
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| − | | 4. $f(x)$ ist monoton fallend
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| − | |$\rightarrow$ $f'(x)$ ist negativ, d.h. unterhalb der x-Achse.
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| − | [[Datei:Bsp.png|left]]
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| − | <div class="toccolours mw-collapsible mw-collapsed" style="width:800px" style="background-color:#CEE3F6">
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| − | <p style="color:#CAE1FF>
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| − | Skizzieren Sie zum gegebenen Graphen von $f(x)$ den Graphen von $f'(x)$!
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| − | [[Datei:Ausgangsfunktion.png|miniatur|500px|center|Graph von f(x)]]
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| − | </p>
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| − | <div class="mw-collapsible-content" style="background-color:#E6F6CE" >
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| − | {| border="1"
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| − | |[[Datei:NullstellenderAbl.png|miniatur|370px|1. Schritt: Zeichne die Nullstellen von $f'(x)$ (=Extremwerte von $f(x)$ ein)]]
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| − | |[[Datei:Hoch-TiefpunkterderAbleitung.png|miniatur|370px|2. Schritt: Zeichne die Extremwerte von $f'(x)$ (=Wendepunkte von $f(x)$ ein. Die Höhen entprechen den Steigungen von $f(x)$ bei den Wendepunkten.]]
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| − | |[[Datei:Ausgangsfunktion1.png|miniatur|370px| 3. und 4. Schritt: Aufgrund des Monotonierverhaltens von $f(x)$ wissen wir, wann $f'(x)$ positiv oder negativ ist.]]
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| − | | [[Datei:Endfkt.png|miniatur|370px|$f'(x)$ schön eingezeichnet]]
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| − | [[Grün: Arbeitsblätter | <span style="background-color:#00CD00"> $Aha!$ </span>]] Ein [https://www.geogebratube.org/student/m92514 GeoGebra-Applet, in dem du das graphische differenzieren weiter üben kannst].
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| − | </div>
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| − | </div>
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| − | siehe noch:
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| − | * http://geogebratube.org/material/show/id/83408
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| − | * http://geogebratube.org/material/show/id/46089
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| − | * http://geogebratube.org/material/show/id/43313
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| − | * http://geogebratube.org/student/m46089
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| − | == Rechnerishes Bestimmen von $f'(x)$ - Ableitungsregeln==
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| − | === Grundlegende Regeln ===
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| − | {| class="wikitable"
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| − | !Regel !! $f(x)$ !! $f'(x)$ !!Bemerkung
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| − | |Potenzregel || $x^n$ || $n\cdot x^{n-1}$ || Exponent kommt herunter, dann wird Hochzahl um 1 vermindert.
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| − | | Konstantenregel
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| − | $c\in \mathbb{R}$
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| − | || c || 0 ||konstante Funktionen haben Steigung $= 0$
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| − | |konstanter [[Faktor]]
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| − | $a\in \mathbb{R}$
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| − | || $a\cdot f(x)$|| $a\cdot f'(x)$ || Ein konstanter Faktor ist von der Ableitung nicht betroffen.
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| − | |Summenregel || $f(x)+g(x)$ || $f'(x)+g'(x)$ || Eine Summe wird abegeleitet, indem jeder einzelne Summand einzeln abgeleitet wird.
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| − | | [[$e$-Funktion|Exponentialfunktionen(3.5.)]] || $e^x$ || $e^x$ || Die bsondere Eigenschaft von $e^x$ ist, dass es durch Ableiten nicht verändert wird (d.h. Funktionswert bei x =Steigung bei x)
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| − | | [[Logarithmus]] || $ln|x|$ || $\frac{1}{x}$ ||
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| − | | [[Trigonometrie (2.12 und 3.10)|Trigonometrische Funktionen]] || $sin(x)\\ cos(x)$ || $cos(x)\\ -sin(x)$ ||
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| − | [[Datei:Sin-cos-kreis.png|miniatur|300px|Durch mehrmaliges Ableiten der Sinus- oder Cosinusfunktion, kommt man immer weider zur Ausgangsfunktion zurück.]]
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| − | {{Vorlage:Beispiel|
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| − | === Produktregel ===
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| − | === Quotientenregel ===
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| − | === Kettenregel ===
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In den folgenden Abschnitten geht es darum, die erste Ableitung $f'(x)$ einer Funktion $f(x)$ zu bestimmen. Doch zuerst wiederholen wir noch einmal die Definition von f':
Vorausgesetzt sei im Folgenden, dass die Funktion $f(x)$ auf ihrem Definitionsbereich immer differenzierbar ist (d.h. $f'(x)$ existiert). Dies muss, streng mathematisch genommen, vorausgesestzt werden.