Einstieg und erste Versuche mit Differentialrechnung

Lernpfad erstellt und betreut von:

Michael Kurzemann

E-mail: michael.kurzemann@st.roteskreuz.at
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Übersicht:       
Hilfe
1. Was ist Differentialrechnung?
2. Die wichtigsten Ableitungsregeln I...
3. Die wichtigsten Ableitungsregeln II...
4. Crashkurs: Erste Anwendung auf die Praxis - Extremwerte einer Funktion bestimmen

Die wichtigsten Ableitungsregeln II...
 
3.1 Die Ableitung der Winkelfunktionen
Wir werden uns in diesem Abschnitt mit den drei Winkelfunktionen:
f(x) = sin(x)
f(x) = cos(x)

f(x) = tan(x)

und deren erster Ableitung beschäftigen.

Die Ableitungsregeln für die Sinus- und Cosinusfunktion sehen folgendermaßen aus:
f(x)= sin(x)
f '(x)= cos(x)
f(x)= cos(x)
f '(x)= -sin(x)

FRAGE: Kannst du irgendeine Beziehung zwischen den beiden Funktionen erkennen?

Die Ableitung der Tangensfunktion sieht folgendermaßen aus:
f(x)= tan(x)
f '(x)= 1+tan(x) oder = 1 / cos2(x)

FRAGE: Ist die erste Ableitung der Tangensfunktion überall definiert?
Zeichne dir zur Wiederholung die drei Winkelfunktionen in dein Heft und schreibe die Ableitungsregeln dazu!
 
3.2 Die Produktregel
Hat man ein Produkt von zwei Funktionen u(x) · v(x) muss man die Produktregel zum bestimmen der Ableitung verwenden!
Die Produktregel lautet: (u · v) = u'(x) · v(x) + u(x) · v'(x)

Bsp: Es ist die Funktion f(x)= 3x² · ex (3x² = u(x),ex = v(x)) gegeben.
Nach der Produktregel wird gerechnet: f '(x) = 6x · ex + 3x² · ex


Schreibe die Produktregel in dein Schulheft!
 
3.3 ÜBUNG
http://www.mathe-online.at/materialien/michael.kurzemann/files/
   Kap3.Ableitungsregeln_2/zuordnung_diff_hu2.htm

Versuche hier dein Wissen über die Produkt- und Quotientenregel sowie die Ableitung von Exponentialfunktionen zu testen!
Selfchecking Test
 
3.4 Die Quotientenregel
Hat man einen Quotienten von zwei Funktionen u(x) / v(x) muss man die Quotiententregel zum bestimmen der Ableitung verwenden!
Die Quotientenregel lautet: (u / v)' = (u' · v - u · v') / v²

Bsp: Es ist die Funktion f(x) = sin(x) / x gegeben.
Nach der Quotientenregel wird gerechnet: (f '(x) = cos(x) · x - sin(x)· 1) / x²

Schreibe die Quotientenregel in dein Schulheft!
 
3.5 Die Kettenregel
Die Kettenregel muss verwendet werden wenn man eine verkettete Funktion hat; man sagt auch einen innere und eine äußere Funktion.
So eine Funktion ist z.B.: f(x) = cos(2x)
An diesem Beispiel ist cos(..) die äußere Funktion und 2x die innere Funktion
Die Kettenregel lautet: f '(x) = Ableitung der äußernen Funktion · Ableitung der inneren Funktion
(oder auch kurz: äußere mal innere Ableitung)


Bsp: Es ist die Funktion f(x) = cos(2x) aus dem obigen Text gegeben.
Nach der Kettenregel wird gerechnet: f '(x) = -sin(2x) · 2

ACHTUNG!: Das Anwenden der Kettenregel ist eine häufige Fehlerquelle, da oft leicht ÜBERSEHEN wird dass man die innere Ableitung auch bilden muss!


Schreibe die Kettenregel in dein Schulheft!
 
3.6 ÜBUNG
http://www.mathe-online.at/materialien/michael.kurzemann/files/
   Kap3.Ableitungsregeln_2/zuordnung_diff_hu3.htm

Versuche hier dein Wissen über die Kettenregel und die Ableitung von Winkelfunktionen zu testen! ;)
Selfchecking Test
 
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