Tippe auf eine Zeile, um an diese Stelle x zu springen, und decke die zugehörige Tangentensteigung f'(x) auf:
| Stelle x | Kurvenpunkt P(x | x²) | Tangentensteigung f'(x) | Neuer Punkt (x | f'(x)) |
|---|---|---|---|
| x = -3 | (-3 | 9) |
? Antippen
-6 (steil fallend)
|
noch verdeckt |
| x = -2 | (-2 | 4) |
? Antippen
-4 (fallend)
|
noch verdeckt |
| x = -1 | (-1 | 1) |
? Antippen
-2 (leicht fallend)
|
noch verdeckt |
| x = 0 | (0 | 0) Scheitel |
? Waagerecht!
0 (waagerecht)
|
noch verdeckt |
| x = 1 | (1 | 1) |
? Antippen
+2 (aus Stunde 1)
|
(1 | 2) ✔ |
| x = 2 | (2 | 4) |
? Antippen
+4 (aus Stunde 1)
|
(2 | 4) ✔ |
| x = 3 | (3 | 9) |
? Antippen
+6 (steil steigend)
|
noch verdeckt |
| Schritt | Konkret am Punkt P(2 | 4) | Allgemein für jede Stelle x | Erklärung |
|---|---|---|---|
| 1Einsetzen in den Differenzenquotienten |
? Schritt 1 (für x=2)
ms = (2 + h)² − 2²h
|
? Schritt 1 (allgemein)
ms = (x + h)² − x²h
|
Punkt Q(x+h) und Punkt P(x) in f(x)=x² einsetzen. |
| 2Klammer auflösen (1. Binomische Formel) |
? (2 + h)² auflösen
ms = 4 + 4h + h² − 4h
|
? (x + h)² auflösen
ms = x² + 2xh + h² − x²h
|
(a+b)² = a² + 2ab + b² |
| 3Zähler aufräumen (Vereinfachen) |
? 4 − 4 fällt weg
ms = 4h + h²h
|
? x² − x² fällt weg
ms = 2xh + h²h
|
Vorne +x² und hinten −x² heben sich auf! |
| 4h ausklammern & kürzen! (Der Schlüssel) |
? h kürzen (x=2)
h · (4 + h)h = 4 + h
|
? h kürzen (allgemein)
h · (2x + h)h = 2x + h
|
Der Bruchstrich ist weg! Keine Division durch 0 mehr! |
| 5Grenzübergang h → 0 (Differentialquotient) |
? Grenzwert h → 0
f'(2) = limh→0(4 + h) = 4
|
? Grenzwert h → 0
f'(x) = limh→0(2x + h) = 2x
|
Wenn h → 0 schrumpft, bleibt exakt 2x übrig! |
Führt man dieselbe Grenzwert-Herleitung für x³ und x⁴ durch, zeigt sich ein klares Muster. Decke Zeile für Zeile auf:
| Ausgangsfunktion f(x) | Ableitungsfunktion f'(x) | Was passiert mit der Hochzahl? |
|---|---|---|
| f(x) = x2 |
? Ableitung
2 · x1 = 2x
|
Hochzahl 2 nach vorne, oben 2 − 1 = 1 |
| f(x) = x3 |
? Ableitung von x³
3 · x2
|
? Beobachtung
Hochzahl 3 nach vorne, oben 3 − 1 = 2
|
| f(x) = x4 |
? Ableitung von x⁴
4 · x3
|
? Beobachtung
Hochzahl 4 nach vorne, oben 4 − 1 = 3
|
| f(x) = x5 |
? Schüler-Vorhersage!
5 · x4
|
Hochzahl 5 nach vorne, oben 5 − 1 = 4 |
| f(x) = x = x1 |
? Spezialfall x¹
1 · x0 = 1
|
Gerade f(x) = 1x hat überall die Steigung 1! |
| Allgemein: f(x) = xn |
? Allgemeine Potenzregel
n · xn − 1
|
„Hochzahl nach vorne, oben eins abziehen!“ |