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Kapitel 7 Differentialrechnung - Abschnitt 7.3 Rechenregeln

7.3.3 Produkt und Quotient von Funktionen



Produkt- und Quotientenregel 7.3.3  
Auch das Produkt von Funktionen, f:=u·v mit f(x)=(u·v)(x):=u(x)·v(x), ist differenzierbar, und es gilt die Produktregel

f'(x)=u'(x)·v(x)+u(x)·v'(x).



Der Quotient von Funktionen, f:=uv mit f(x)=(uv)(x):=u(x)v(x), ist für alle x mit v(x)0 definiert und differenzierbar, und es gilt die Quotientenregel

f'(x)=u'(x)·v(x)-u(x)·v'(x)(v(x))2.



Auch diese Rechenregeln sollen anhand einiger Beispiele veranschaulicht werden:

Beispiel 7.3.4  
Gesucht ist die Ableitung von f: mit f(x)=x2·ex. Anwenden der Produktregel mit (z.B.) u(x)=x2 und v(x)=ex führt auf u'(x)=2x und v'(x)=ex. Werden diese Teilergebnisse mit der Produktregel zusammengesetzt, dann resultiert die Ableitung der Funktion f:

f':,xf'(x)=2xex+x2ex=(x2+2x)ex.

Als Nächstes soll die Tangensfunktion g mit g(x)=tan(x)=sin(x)cos(x) (cos(x)0) untersucht werden. Durch Vergleich mit der Quotientenregel liest man u(x)=sin(x) und v(x)=cos(x) ab. Mit u'(x)=cos(x) und v'(x)=-sin(x) können die Teilergebnisse mit Hilfe der Quotientenregel zur Ableitung der Funktion g zusammengefügt werden; es folgt:

g'(x)=cos(x)·cos(x)-sin(x)·(-sin(x))cos2(x).

Dieses Ergebnis lässt sich zu einem der folgenden Ausdrücke zusammenfassen:

g'(x)=1+(sin(x)cos(x))2=1+tan2(x)=1cos2(x).

Für das letzte Gleichheitszeichen wurde der in Modul 5 (Abschnitt 5.6.2) besprochene Zusammenhang sin2(x)+cos2(x)=1 verwendet.


Aufgabe 7.3.5  
Berechnen Sie die Ableitung von f: mit f(x)=sin(x)·x3, indem Sie dieses Produkt in zwei Faktoren zerlegen, die Ableitungen bilden und diese mit Hilfe der Produktregel zusammensetzen:
  1. Der linke Faktor u(x)= führt auf u'(x)= .

  2. Der rechte Faktor v(x)= führt auf v'(x)= .

  3. Für das Produkt f gilt daher f'(x)= .



Aufgabe 7.3.6  
Berechnen Sie die Ableitung von f:]0;[ mit f(x)=ln(x)x2, indem Sie diesen Quotienten in Zähler und Nenner zerlegen, die Ableitungen bilden und diese mit Hilfe der Quotientenregel zusammensetzen:
  1. Der Zähler u(x)= führt auf u'(x)= .

  2. Der Nenner v(x)= führt auf v'(x)= .

  3. Für den Quotienten f gilt f'(x)= .