Löse die folgenden Aufgaben zu Ableitungen

1

Berechne die Ableitung der Logarithmusfunktion:

Lösung

Wir wenden die Eigenschaften von Logarithmen an und erhalten

und somit , weshalb

2

Leite die folgende Funktion ab:

Lösung

Leite die Funktion ab

Wir denken daran, dass In diesem Fall haben wir und somit

Wir fahren mit der Ableitung der Funktion fort und erhalten

3

Leite ab

Lösung

Wir denken daran, dass , und somit , aber erneut , weshalb

4

Berechne die Ableitung der Funktion:

Lösung

Wir beachten: Wenn

Also nehmen wir in diesem Fall und stellen fest, dass . Wir leiten beide Seiten der vorherigen Gleichung ab und erhalten , weshalb

Daraus können wir schließen, dass

5

Leite ab:

Lösung

Um die Funktion abzuleiten, nehmen wir . Wir wenden die Definition des Logarithmus an und erhalten , daher

Wir schreiben so, dass sich die Ableitung leichter durchführen lässt. Wir leiten ab (2)

6

Ein Quadrat hat eine Seitenlänge von . Bestimme, um wie viel sich die Fläche des Quadrats vergrößert, wenn sich seine Seitenlänge um einen Millimeter vergrößert. Berechne den Fehler, der auftritt, wenn Differentiale anstelle von Zunahmen verwendet werden.

Lösung

Die Funktion der Fläche des Quadrats ist gegeben durch

also lautet ihr Differential

Aus der Aufgabenstellung geht hervor, dass das Quadrat eine Seitenlänge von hat und diese Seitenlänge zunimmt: , das heißt,

Die Vergrößerung der Fläche unter Verwendung von Differentialen beträgt daher

Wir wenden Zunahmen an und erhalten

 

Somit lautet der Fehler

7

Berechne die Volumenänderung eines Würfels mit einer Kantenlänge von , wenn sich diese um vergrößert.

Lösung

Die Funktion des Volumens ist gegeben durch

,

wobei das Maß der Kante angibt. Somit lautet ihr Differential

Nun ist die Seitenlänge des Würfels und diese vergrößert sich um , das heißt

Die Volumenvergrößerung beträgt daher

8

Berechne den absoluten und relativen Fehler bei der Berechnung des Volumens einer Kugel mit einem Durchmesser von , gemessen mit einem Instrument, das auf Tausendstel Zentimeter genau misst.

Lösung

Das Volumen einer Kugel beträgt

weshalb das Differential wie folgt lautet

In den Angaben ist das Volumen der Kugel angegeben, sodass wir daraus den Radius berechnen können, indem wir lösen, und erhalten folgendes Ergebnis:

der Fehler beträgt , das heißt

Somit beträgt der absolute Fehler des Volumens

und der relative Fehler beträgt

9

Wenn anstelle von eingesetzt wird, wie groß sind dann der absolute und der relative Fehler?

Lösung

Wir haben die Funktion

mit dem Differential (mit dem der absolute Fehler gemessen werden kann)

und der relative Fehler ist gegeben durch

Die Zunahme von beträgt

Somit beträgt die Zunahme der Funktion oder der absolute Fehler

und der relative Fehler beträgt

Mit KI zusammenfassen:

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Katrin S.

Ich bin staatlich geprüfte Übersetzerin & Dolmetscherin mit den Arbeitssprachen Englisch, Spanisch, Deutsch. Meine Ausbildung habe ich am SDI München mit dem Fachgebiet Technik abvsolviert und übersetze hauptsächlich im technischen sowie mathematisch-naturwissenschaftlichen Bereich. Bei Superprof darf ich die Mathe-Expert*innen unterstützen, indem ich ihre Artikel ins Deutsche übersetze.