Grundlegende Ableitungsregeln
- Beispiel 1:
- f(x)=x4 → f′(x)=4x3
- Beispiel 2:
- f(x)=x20 → f′(x)=20x19
- Beispiel 3:
- f(x)=x1=x−1 f′(x)=−1⋅x−2=−x21
- Beispiel 4:
- f(x)=x3=x23 → f′(x)=23⋅x23−1=23⋅x21=23⋅x
Ableitungen wichtiger Grundfunktionen¶
Folgende Ableitungen sollten Sie immer parat haben bzw. auswendig wissen:
| Funktion | Ableitung |
|---|
| f(x)=c | f′(x)=0 |
| f(x)=xr | f′(x)=r⋅xr−1 |
| f(x)=sin(x) | f′(x)=cos(x)$ |
| f(x)=cos(x) | f′(x)=−sin(x) |
| f(x)=ex | f′(x)=ex |
| f(x)=ln(x) | f′(x)=x1 |
| f(x)=ax | f′(x)=(lna)⋅ax |
- Beispiel 1:
- f(x)=5⋅x3 → f′(x)=5⋅3x2=15x2
- Beispiel 2:
- g(t)=a⋅t2n−5 → g′(x)=dtdg=a⋅(2n−5)t2n−5−1=a⋅(2n−5)t2n−6
- Beispiel 3:
- p(x)=2⋅lnx → p′(x)=dxdp=2⋅x1=x2
- Beispiel 1:
- f(x)=2x−3 → f′(x)=2−0=2
- Beispiel 2:
- u(x)=mx+b → u′(x)=m
- Beispiel 3:
- e(x)=−2x2+5x+3 → e′(x)=−2⋅2x+5=−4x+5
Für die Ableitung des Produkts zweier Funktionen gilt:
- Beispiel 1:
f(x)=(x2−x+1)⋅lnx=u(x)⋅v(x)
→ u′(x)=2x−1
→ v′(x)=x1
→ f′(x)=(2x−1)⋅lnx+(x2−x+1)⋅x1
- Beispiel 2:
e(x)=7x⋅cosx=u(x)⋅v(x)
→ u′(x)=7
→ v′(x)=−sinx
→ e′(x)=7⋅cosx+7x⋅(−sinx)=7⋅(cosx−x⋅sinx)
Anwendung von Faktor-, Summen- und Produktregel:¶
Häufig müssen Ableitungen gemischt angewendet werden.
Beispiel: f(x)=−4x3−2x2⋅ln(x)+0,4x⋅sin(x)+33=−4x3−2x2⋅ln(x)+0,4x⋅sin(x)+33=g1(x)+g2(x)+g3(x)+g4(x)
- Beispiel:
f(x)=−4x3−2x2⋅ln(x)+0,4x⋅sin(x)+33=−4x3−2x2⋅ln(x)+0,4x⋅sin(x)+33=g1(x)+g2(x)+g3(x)+g4(x)Vorgehensweise:
Man verwendet die Summenregel und leitet die einzelnen Summanden ab.
Man beachte die Produkte innerhalb der einzelnen Summanden. Hierfür muss zur Ableitung die Produktregel angewandt werden.
f′(x)=−12x2−4x⋅ln(x)−2x2⋅x1+0,4⋅sin(x)+0,4x⋅(−cos(x))
=−12x2−2x⋅(2ln(x)+1)+0,4⋅(sin(x)−x⋅cos(x))
- Beispiel:
f(x)=x2−32x+1=v(x)u(x)
→u(x)=2x+1
→v(x)=x2−3
→u′(x)=2
→v′(x)=2x
→f′(x)=(x2−3)22⋅(x2−3)−(2x+1)⋅2x=(x2−3)22x2−6−4x2−2x=(x2−3)2−2x2−2x−6=−(x2−3)22x2+2x+6
- Anwendung der Quotientenregel zur Berechnung der Ableitung von f(x)=tan(x):
f(x)=tan(x)=cos(x)sin(x)
→ f′(x)=(cos(x))2cos(x)⋅cos(x)−sin(x)⋅(−sin(x))=(cos(x))2(cos(x))2+(sin(x))2
da gilt: (cosx)2+(sinx)2=1
→f′(x)=(cos(x))21
oder:
→f′(x)=(cos(x))2(cos(x))2+(cos(x))2(sin(x))2=1+(tan(x))2
- Beispiel:
f(x)=x2−3x
→ v(x)=x2−3x → v′(x)=2x−3
→ u(x)=v=v21 → u′(x)=21⋅v−21=2⋅v1
→ f′(x)=2⋅x2−3x1⋅(2x−3)=2⋅x2−3x2x−3