Variante 3
Und gleich noch ein interessantes Beispiel:
5. Bsp.:
Gegeben ist die Funktion mit ihrer maximalen Definitionsmenge
a.) Berechne die Ableitungsfunktion mit Hilfe des Differenzialquotienten!
b.) Ermittle die Gleichung der Tangente an den Graph im Kurvenpunkt
!
Lösung:
Zu 5a.)
Es soll die Ableitungsfunktion mit Hilfe des Differenzialquotienten ermittelt werden, Dazu müssen wir vorweg die Ableitung
an der Stelle
bilden und danach rein formal
durch x ersetzen.
Allgemeiner Ansatz für den Differenzialquotienten:
Versuche es doch erst ´mal alleine, den Differenzialquotienten für die Funktion zu bilden, bevor du weiter liest!
Hast du es inzwischen selbst probiert? Dann müsstest du eigentlich zu folgendem Ergebnis gekommen sein:
Nun muss das Ganze aber noch so umgeformt werden, dass sich wieder herauskürzen lässt. Als erstes bringen wir die beiden Brüche im Zähler des Differenzialquotienten auf einen gemeinsamen Nenner. Der Hauptnenner ist natürlich
, deshalb muss der erste Bruch mit
und der zweite Bruch mit x erweitert werden.
Nun wollen wir den Doppelbruch beseitigen. Dazu stellen wir uns den Hauptbruchstrich (den längsten Bruchstrich) als vor. Statt des Ausdrucks
im Nenner kann man sich im Nenner auch den Bruch
denken. Da man durch einen Bruch dividiert, indem man mit dem Kehrwert multipliziert, kann an Stelle der Division durch den Bruch
auch eine Multiplikation mit dem Kehrbruch
vorgenommen werden. Das geht dann folgendermaßen:
Damit sich wegkürzen lässt, muss im Zähler ein Minus, d.h. eigentlich die Zahl -1, ausgeklammert werden.
Warum? Ganz einfach:Damit der Grenzwert berechnet werden kann, d.h. letztendlich für x eingesetzt werden kann, muss
aus dem Nenner beseitigt/gekürzt werden. (Ansonsten würde sich im Nenner Null ergeben, wenn man
für x einsetzt.) In der vorliegenden Form ist das Kürzen von
noch nicht möglich, da momentan im Zähler der Ausdruck
steht, also die Reihenfolge von x und
noch genau umgekehrt ist. Es hilft der schon erwähnte Trick, im Zähler ein Minus auszuklammern. An sich kann entweder bei dem Ausdruck
im Zähler oder bei
im Nenner der Faktor -1, also praktisch ein Minuszeichen, ausgeklammert werden.