Ableitungsregeln – Grundlagen

Die Ableitung von Funktionen ist nicht nur eine wichtige Rechenoperation in der Mathematik, sondern auch in allen naturwissenschaftlichen Fächern. So wird beispielsweise die “Reaktionsgeschwindigkeit” in der Chemie die Ableitung der Reaktionskoordinate nach der Zeit. Die Geschwindigkeit in der Physik ist ebenfalls eine Ableitung, nämlich die Strecke nach der Zeit.

Warum das “Ableiten” einer Funktion oft “Schwierigkeiten” macht, liegt daran, dass es verschiedene Regeln gibt, um eine Funktion abzuleiten. Die Ableitungsregel ist abhängig vom “Funktionstyp”

Ableitungsregeln

Die bekanntesten Ableitungsregeln sind die Potenzregel, die Summen/Differenzregel, die Produkt/Quotientenregel und die schwierigste, die Kettenregel. Einfache Funktionen kann man mit der Potenz- (f(x) =a·xn) bzw. Summenregel (f(x) =a·xn + b·xm) lösen. Für schwierigere Fälle benötigt man die Produkt- bzw. Quotientenregel (f(x) = u(x) · v(x)). Liegt eine “verschachtelte” Funktion vor (“die Funktion einer Funktion”) vor, wird auch die Kettenregel (f(x) = (x + b)n) angewandt. Daneben gibt es noch einzelne Funktionen, deren Ableitung (Lösung) man auswendig lernen muss.

Die Anwendung der Summen- und Differenzenregel beim Ableiten:

Die Summenregel wird beim Ableiten einer Summe von Funktionen angewendet. Dabei darf die Funktion gliedweise abgeleitet werden. Bei der Anwendung wird die Potenzregel verwendet. Dabei gilt: die Ableitung von y = xn ist y’ = n · xn-1.

  • Die der Summen- und Differenzenregel zugrundeliegende Formel ist: f(x) = xn + (bzw. -) xm => f´(x) = n · xn-1 + (bzw. -) m · xm-1
  • Wird verwendet beim Ableiten einer Summe bzw. Differenz von Funktionen

Die Anwendung der Produktregel beim Ableiten:

Die Produktregel wird beim Ableiten eines Produktes von Funktionen angewendet. Dabei darf die Funktion nicht gliedweise abgeleitet werden

  • Die der Produktregel zugrundeliegende Formel ist: f(x) = u(x) · v(x) => f´(x) = u`(x)·v`(x) + u(x)·v`(x)
  • Wird verwendet beim Ableiten, wenn eine Funktion in Form von Produkten vorliegt

Die Anwendung der Quotientenregel beim Ableiten:

Die Quotientenregel wird beim Ableiten einer Division von Funktionen angewendet. Dabei darf die Funktion nicht gliedweise abgeleitet werden

  • Die der Quotientenregel zugrundeliegende Formel ist: f(x) = u(x) : v(x) => f´(x) = (1 : v(x)²) · [u`(x)·v`(x) – u(x)·v`(x)].
  • Wird verwendet beim Ableiten, wenn eine Funktion in Form eines Quotienten (eines Bruches) vorliegt

Die Anwendung der Kettenregel beim Ableiten:

Die Kettenregel in der Mathematik eine der Grundregeln der Differentialrechnung und dient zum Ableiten von Funktionen des Typs: f(x)= u(v(x)). Die Kettenregel führt die Ableitung einer Verkettung von Funktionen auf das Modell der Ableitung der einzelnen Funktionen zurück und damit auf das Modell der Potenz- bzw. Summenregel.

  • Die der Kettenregel zugrundeliegende Formel ist: f(x) = u(v(x))=> f´(x) = u`(v(x))·v`(x)
  • Wird verwendet beim Ableiten, wenn verschachtelte Funktionen vorliegen

Spezielle Regeln beim Ableiten

Es gibt aber spezielle Funktionen, für die keine Ableitungsregeln anwendbar sind. Die Ableitungen dieser Funktionen müssen auswendig gelernt werden. Beispiele für solche Funktionen sind: sin(x), cos(x)


Ableitungsregeln – Grundlagen – Testfragen/-aufgaben

1. Was bedeutet die Ableitungsregel in der Mathematik?

Ableitungsregeln sind Regeln, die aus der Definition der Ableitung entstehen und als Werkzeuge fungieren, um die Ableitungen verschiedener Funktionen zu finden.

2. Nenne die wichtigsten Grundregeln der Ableitung.

Die wichtigsten Grundregeln der Ableitung sind die Konstantenregel, die Summenregel, die Differenzenregel, die Produktregel, die Quotientenregel und die Kettenregel.

3. Was ist die Konstantenregel in der Mathematik?

Die Konstantenregel besagt, dass die Ableitung einer konstanten Funktion gleich null ist.

4. Was ist die Summenregel?

Die Summenregel besagt, dass die Ableitung der Summe von zwei Funktionen die Summe der Ableitungen dieser Funktionen ist.

5. Was ist die Produktregel?

Die Produktregel wird verwendet, um die Ableitung des Produkts von zwei Funktionen zu ermitteln.

6. Was ist die Quotientenregel?

Die Quotientenregel wird verwendet, um die Ableitung des Quotienten von zwei Funktionen zu finden.

7. Was ist die Kettenregel?

Die Kettenregel wird verwendet, um die Ableitung einer zusammengesetzten Funktion zu bestimmen.

8. Wie lautet die Ableitungsregel für den natürlichen Logarithmus?

Die Ableitungsregel für den natürlichen Logarithmus besagt, dass die Ableitung von ln(u) ist 1/u.

9. Wie lautet die Ableitungsregel für die Exponentialfunktion?

Die Ableitungsregel für die Exponentialfunktion besagt, dass die Ableitung von e^u ist e^u.

10. Was bedeutet die Ableitung einer Funktion an einem Punkt?

Die Ableitung einer Funktion an einem Punkt gibt die Steigung der Tangente an dem betreffenden Punkt an.

Autor: , Letzte Aktualisierung: 04. Januar 2024