Ableitung einer Konstantenn

Ist die Funktion $f$ eine Konstante, so ist ihre Ableitung $0$: \begin{equation} f(x)=C \rightarrow f'(x)=0 \end{equation} Das die Ableitung einer Konstanten $0$ ist, ist sehr einfach zu erklären. Der Graph der Funktion $f(x)=C$ ist eine Gerade, die parallel zur Abszisse verläuft. Die Tangente an diesem Graphen hat dann in \emph{jedem Punkt} die Steigung $0$.

Additive Konstanten

\begin{equation} f(x)=x+C \rightarrow f'(x)=1 \end{equation} Additive Konstanten innerhalb einer Funktion verschwinden bei der Ableitung nach dem Funktionsargument $x$. Auch hierfür gibt es eine plausible Erklärung: Die Funktionen $y=f(x)$ und $y=f(x)+C$ bilden zwei kongruente Graphen ab, die zueinander im Abstand $C$ verlaufen würden. Wenn an die beiden Kurven an der Stelle $x_{0}$ eine Tangente angelegt wird, so verlaufen die beiden Tangenten parallel zueinander. Dies würde bedeuten, dass die Tangenten an der Stelle $x_{0}$ dieselbe Steigung haben und somit auch die Funktionen $y=f(x)$ und $y=f(x)+C$.

Multiplikative Konstanten

\begin{equation} f(x)=C\cdot x \rightarrow f'(x)=C \end{equation} Multiplikative Konstanten bleiben bei der Ableitung nach dem Funktionsargument $x$ erhalten. Der Beweis gelingt über den Grenzwert. g(x) repräsentiert die Funktion f(x), multipliziert mit dem Faktor C. Dann gilt im Differentialquotient: \begin{eqnarray*} g(x)=C\cdot f(x) \leftrightarrow g(x+h)-g(x)= C \cdot [f(x+h)-f(x)] \end{eqnarray*} und ebenfalls: \begin{eqnarray*} g'(x)=\lim_{h\rightarrow 0}\frac{g(x+h)-g(x)}{h}=C\cdot \lim_{h\rightarrow 0}\frac{f(x+h)-f(x)}{h}=C\cdot f'(x) \end{eqnarray*} %%\subsubsection*{Potenzregel}

Potenzregel

Teilweise werden die Regeln in Leibnitznotation teilweise in Newtonnotation dargestellt dargestellt
\begin{equation} f(x)=x^{n} \rightarrow f'(x)=n\cdot x^{n-1} \end{equation} Auch hier gelingt der Beweis über den Differenzialquotienten. Dabei wird im zweiten Schritt die binomische Regel benutzt. \begin{eqnarray} f'(x) & = & \lim_{h\rightarrow 0}\frac{(x+h)^{n}-x^{n}}{h}\\ % f'(x) & = & \lim_{h\rightarrow 0}\frac{[x^{n}+{n \choose 1}x^{n-1}h+{n \choose 2}x^{n-2}h^{2}+\ldots+{n\choose n-1}x^{1}h^{n-1}+h^{n}]-x^{n}}{h}\\ % f'(x) & = & \lim_{h\rightarrow 0} \left[{n\choose 1}x^{n-1} +{n\choose 2}x^{n-2}h+\ldots+{n\choose n-1}x^{1}h^{n-2}+h^{n-1}\right]\\ % f'(x) & = & n\cdot x^{n-1} \end{eqnarray}

Summen-,Produkt-, Quotienten- und Kettenregel

Die Funktionen $f$ und $g$ sind auf einer Menge $M$ definiert und in $x$ differenzierbar.

Summenregel

\begin{equation} (f(x)\pm g(x))' \rightarrow f'(x)\pm g'(x) \end{equation} Die Summenregel für $n$ Summanden: \begin{equation*} (f_{1}(x)+ f_{2}(x)+ f_{3}(x)+ \ldots + f_{n}(x))' = f'_{1}(x)+ f'_{2}(x)+ f'_{3}(x)+ \ldots + f'_{n}(x) \end{equation*}

Produktregel

\begin{equation} (f(x)\cdot g(x))' \rightarrow f'(x)\cdot g(x)+ f(x)\cdot g'(x) \end{equation} Die Produktregel für $n$ Faktoren: \begin{eqnarray*} (f_{1}(x)\cdot f_{2}(x)\cdot f_{3}(x)\cdot \ldots \cdot f_{n}(x))'& = & f'_{1}(x)\cdot f_{2}(x)\cdot f_{3}(x)\cdot \ldots \cdot f_{n}(x)\\& + & f_{1}(x)\cdot f'_{2}(x)\cdot f_{3}(x)\cdot \ldots \cdot f_{n}(x)\\& + & f_{1}(x)\cdot f_{2}(x)\cdot f'_{3}(x)\cdot \ldots \cdot f_{n}(x)\\ & \vdots & \\ & + & f_{1}(x)\cdot f_{2}(x)\cdot f_{3}(x)\cdot \ldots \cdot f'_{n}(x) \end{eqnarray*}

Quotientenregel

\begin{equation} \left( \frac{f(x)}{g(x)}\right)'\rightarrow \frac {f'(x)\cdot g(x)- f(x)\cdot g'(x)}{(g(x))^{2}} \end{equation}