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Schritt 1: Differenzenquotient - Lupe

Schritt 1: Von der Sekante zur Tangente

Wir betrachten die Funktion . Auf dem Graphen von f liegen die Punkte P(1|f(1)) und Q(2|f(2)).

Nachdenken...

Was sind die Koordinaten von P und Q?

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Nachdenken...

Welche Steigung hat die Sekante durch die Punkte P und Q?

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Wir betrachten nun was passiert, wenn wir den Punkt Q entlang des Graphen auf den Punkt P zubewegen. Betrachte dazu das folgende Applet. Mit dem Schieberegler kannst du den Wert von h verändern. Je kleiner h ist, desto näher liegt Q an P.

Ein Blick auf den Graphen - von der Sekante zur Tangente

Im Heft:

Fertige einen Screenshot für h=1 an und füge ihn in dein Heft ein. Finde durch Veränderung am Schieberegler folgende Sekantensteigungen und notiere sie in einer Tabelle im Heft:
Image

Kontrolle

Welchen Wert hat die Sekantensteigung für h=0,1?

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Tangentensteigung

Wählst du h=0, so liegt Q auf P. Aus der Sekante (die den Graphen in zwei Punkten schneidet) ist eine Tangente geworden, die den Graphen an der Stelle P berührt. Die Tangente schmiegt sich an den Graphen an, so dass die Steigung der Tangente gleich der Steigung des Graphen an der Stelle x=1 ist. Wir bestimmen also den Grenzwert des Differenzenquotienten: Um mathematisch auszudrücken, dass h immer kleiner wurde, verwenden wir den Begriff des Grenzwertes: (lies: Limes für h gegen 0) bedeutet, dass wir den Grenzwert bilden, wenn h immer kleiner wird.

Ergebnis

Schreibt folgenden Merksatz in euer Heft: Die Steigung eines Graphen an einer Stelle kann über die Tangentensteigung bestimmt werden. Sie kann mit dem Grenzwert des Differenzenquotienten berechnet werden und wird als Ableitung an der Stelle bezeichnet:

Nachdenken...

Einen Grenzwert zu bilden klingt kompliziert. Wieso kannst du im Differenzenquotient nicht einfach für h den Wert 0 einsetzen?

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Beispiel

Oben hast du für die Funktion die Tangentensteigung an der Stelle bestimmt. Die Tangentensteigung und damit die Steigung des Graphen ist an dieser Stelle 1. Wir schreiben: (lies: Die Ableitung von f an der Stelle ist 1.

Aufgabe

Was bedeutet der Ausdruck ?

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