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Tangenten bestimmen bei gegebenem $x$

Will man die Tangente für einem bestimmten $x$-Wert $x_0$ an die Funktion $f(x)$ bestimmen,
so erhält man mit der Funktion den $y$-Wert mit $y_0=f(x_0)$ und
die Steigung der Tangente mit der Ableitung $m=f'(x_0)$.
Durch den Punkt $P(x_0\mid y_0)$ kann man mit der Steigung $m$ eine Gerade bestimmen, welche die Tangente ist.
Setzt man in $y=mx+b$ ein erhält man $y_0 = m\cdot x_0 + b$.
Hier ist nur $b$ unbekannt. Stellt man die Gleichung um erhält man $b=y_0-m\cdot x_0$.
Man kann natürlich auch die Punkt-Steigungsform für Geraden nehmen ($y=m(x-x_0)+y_0$).
Da $m=f'(x_0)$ und $y_0=f(x_0)$ ist erhält man:
Tangentengleichung: $y=f'(x_0)\cdot(x-x_0)+f(x_0)$
Ausmultipliziert erhält man: $y=f'(x_0)x-f'(x_0)x_0+f(x_0)$
Beispiele
  1. Gegeben: $f(x)=\frac13x^3$
    Gesucht: Tangente an den Graph von $f$ bei $x_0=-2$
    Lösung:
    • $y$ bestimmen: $f(-2)=-\frac83$
    • Ableitung bestimmen: $f'(x)=x^2$
    • Steigung bestimmen: $f'(-2)=4$
    • In $y=mx+b$ einsetzen: $-\frac83=4\cdot (-2)+b$
      $b=\frac{16}3$
    • Tangente angeben: $y=4x+\frac{16}3$
    Das Schaubild der Funktion und ihre Tangente
    Graph von $f(x)=\frac13x^3$ und die Tangente bei $x=-2$
  2. Gegeben: $f(x)=2x^2-2x+1$
    Gesucht: Tangente an den Graph von $f$ bei $x_0=3$
    Lösung:
    • $y$ bestimmen: $f(3)=13$
    • Ableitung bestimmen: $f'(x)=4x-2$
    • Steigung bestimmen: $f'(3)=10$
    • In $y=mx+b$ einsetzen: $13=10\cdot 3+b$
      $b=-17$
    • Tangente angeben: $y=10x-17$
    Das Schaubild der Funktion und ihre Tangente
    Graph von $f(x)=2x^2-2x+1$ und die Tangente bei $x=3$