Die Tangente

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Jahrgangsstufe 11 › Grundlagen der Differentialrechnung: die Ableitung

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Die Tangente

Grundlagen der Differentialrechnung: die Ableitung. Änderungsrate, Differenzenquotient, Differentialquotient, Tangente, Ableitung, Ableitungsfunktion, differenzierbar, Potenzregel

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Drei schnelle Fragen zu früheren Lektionen.

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Die blaue Gerade ist die Tangente an y=x2y = x^2 bei x=ax = a. Verschiebe aa.

Die Parabel y = x² und ihre Tangente bei x = a, die den Graphen in (a|a²) mit der Steigung 2a berührt.

Bei a=1a = 1 hat die Tangente die Steigung 2 und berührt den Graphen in (1∣1)(1|1). Wie lautet ihre Gleichung?

  1. y=1+2(x−1)y = 1 + 2(x - 1)
  2. y=2xy = 2x

Die Grundidee

Die Tangente berührt den Graphen im Punkt (a∣f(a))(a|f(a)) mit der Steigung f′(a)f'(a).

Die Tangente an den Graphen von ff an der Stelle aa hat die Gleichung y=f′(a)⋅(x−a)+f(a)y = f'(a) \cdot (x - a) + f(a).

Beispiel

f(2)=5f(2) = 5 und f′(2)=−3f'(2) = -3. Gib die Tangente bei x=2x = 2 an.

y=5+(−3)(x−2)y = 5 + (-3)(x - 2)
Der Punkt (2|5) und die Steigung −3.
y=−3x+11y = -3x + 11
Ausmultiplizieren.

Du bist dran

Jetzt du: f(4)=1f(4) = 1 und f′(4)=2f'(4) = 2.

y=1+2(x−4)y = 1 + 2(x - 4)
Punkt (4|1), Steigung 2.
y=2x−7y = 2x - 7
Ausmultiplizieren: 2x − 8 + 1.

Üben ★

  1. Für f(x)=x2f(x) = x^2 gilt f′(x)=2xf'(x) = 2x. Zeichne die Tangente an den Graphen bei x=1x = 1: Setze zwei Punkte auf sie.
  2. Für f(x)=x2f(x) = x^2 gilt f′(x)=2xf'(x) = 2x. Zeichne die Tangente an den Graphen bei x=−2x = -2: Setze zwei Punkte auf sie.
  1. f(1)=2f(1) = 2 und f′(1)=3f'(1) = 3. Gib die Tangente an den Graphen von ff bei x=1x = 1 an: Trage die rechte Seite von y=…y = \ldots ein.
  2. f(2)=−5f(2) = -5 und f′(2)=3f'(2) = 3. Gib die Tangente an den Graphen von ff bei x=2x = 2 an: Trage die rechte Seite von y=…y = \ldots ein.

Vorsicht!

Üben ★★

  1. Für f(x)=x3f(x) = x^3 vereinfacht sich der Differenzenquotient bei x=−3x = -3 zu 27+−9h+h227 + -9h + h^2. Welche Steigung hat die Tangente bei x=−3x = -3?
  2. Für f(x)=x3f(x) = x^3 vereinfacht sich der Differenzenquotient bei x=−2x = -2 zu 12+−6h+h212 + -6h + h^2. Welche Steigung hat die Tangente bei x=−2x = -2?
  1. Abschlussaufgabe. f(x)=x2−4xf(x) = x^2 - 4x. Bestimme mit der Definition die Tangente an den Graphen bei x=5x = 5.

Abschlusscheck

Drei Fragen zum Abschluss: Sitzt es?

  1. f(1)=2f(1) = 2 und f′(1)=3f'(1) = 3. Gib die Tangente an den Graphen von ff bei x=1x = 1 an: Trage die rechte Seite von y=…y = \ldots ein.
  2. f(2)=−5f(2) = -5 und f′(2)=3f'(2) = 3. Gib die Tangente an den Graphen von ff bei x=2x = 2 an: Trage die rechte Seite von y=…y = \ldots ein.
  3. f(1)=−4f(1) = -4 und f′(1)=−3f'(1) = -3. Gib die Tangente an den Graphen von ff bei x=1x = 1 an: Trage die rechte Seite von y=…y = \ldots ein.

Merkkarte

Tangente

  • Punkt (a∣f(a))(a|f(a)), Steigung f′(a)f'(a).
  • y=f′(a)⋅(x−a)+f(a)y = f'(a) \cdot (x - a) + f(a).

Achtung: y=f′(a)⋅xy = f'(a) \cdot x verfehlt meist den Punkt.

CC BY-SA 4.0