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Produktregel

Die Produktregel brauchst Du, wenn zwei Funktionen miteinander malgenommen werden – zum Beispiel $x^3 \cdot e^x$ oder $x \cdot \ln(x)$. Jeder Faktor wird einmal abgeleitet, während der andere stehen bleibt.

Die Regel

\[f(x) = u(x) \cdot v(x) \quad\Rightarrow\quad f'(x) = u'(x) \cdot v(x) + u(x) \cdot v'(x)\]

Warum nicht einfach beide Faktoren ableiten? Ein schneller Gegenbeweis: $f(x) = x \cdot x = x^2$ hat die Ableitung $2x$. Das Produkt der Ableitungen wäre aber $1 \cdot 1 = 1$ – falsch. Mit der Produktregel stimmt es: $1 \cdot x + x \cdot 1 = 2x$.

Anschaulich: Stell Dir ein Rechteck mit den Seiten $u$ und $v$ vor. Wachsen beide Seiten ein kleines Stück, kommt an der einen Seite ein Streifen $u' \cdot v$ und an der anderen ein Streifen $u \cdot v'$ dazu. Das winzige Eckstück fällt bei der Ableitung nicht ins Gewicht.

Das Schema

Schreib Dir vor dem Zusammensetzen die vier Bausteine auf – so passieren kaum Fehler:

Funktion$u$$u'$$v$$v'$
$x^3 \cdot e^x$$x^3$$3x^2$$e^x$$e^x$
$x \cdot \ln(x)$$x$$1$$\ln(x)$$\frac{1}{x}$
$(2x - 1) \cdot \cos(x)$$2x - 1$$2$$\cos(x)$$-\sin(x)$

Beispiele

Beispiel 1: $f(x) = x^3 \cdot e^x$

\[f'(x) = 3x^2 \cdot e^x + x^3 \cdot e^x = e^x\,(x^3 + 3x^2) = x^2 e^x\,(x + 3)\]

Ausklammern von $e^x$ lohnt sich fast immer – zum Beispiel, wenn Du danach Nullstellen der Ableitung suchst.

Beispiel 2: $f(x) = x \cdot \ln(x)$

\[f'(x) = 1 \cdot \ln(x) + x \cdot \frac{1}{x} = \ln(x) + 1\]

Beispiel 3: $f(x) = (2x - 1) \cdot \cos(x)$

\[f'(x) = 2\cos(x) + (2x - 1) \cdot \big(-\sin(x)\big) = 2\cos(x) - (2x - 1)\sin(x)\]

Das Minus aus $v' = -\sin(x)$ gehört vor den ganzen zweiten Summanden – Klammer um $2x - 1$ nicht vergessen.

Beispiel 4: Produkt- und Kettenregel zusammen

$f(x) = x \cdot e^{-2x}$: Hier ist $v = e^{-2x}$ selbst verkettet, also $v' = -2e^{-2x}$ (Kettenregel).

\[f'(x) = 1 \cdot e^{-2x} + x \cdot \left(-2e^{-2x}\right) = e^{-2x}\,(1 - 2x)\]

Drei Faktoren

Bei drei Faktoren wird reihum jeweils einer abgeleitet:

\[(u \cdot v \cdot w)' = u' \cdot v \cdot w + u \cdot v' \cdot w + u \cdot v \cdot w'\]

Beispiel: $\big(x \cdot e^x \cdot \sin(x)\big)' = e^x \sin(x) + x e^x \sin(x) + x e^x \cos(x)$.

Typische Fehler

  • Produkt der Ableitungen: $(u \cdot v)' \neq u' \cdot v'$ – siehe das Gegenbeispiel $x \cdot x$ oben.
  • Produktregel bei Zahlfaktoren: Für $5 \cdot x^3$ reicht die Faktorregel: $15x^2$. Die Produktregel liefert dasselbe, ist aber ein Umweg.
  • Erst ausmultiplizieren? Bei Polynomen wie $(x + 2)(x^2 - 1)$ geht beides. Ausmultiplizieren und mit der Potenzregel ableiten ist oft kürzer.

Mit Rechenweg ableiten

Schreibweise: x^3, 3*x, e^(2x), sin(x), ln(x), sqrt(x), Brüche mit /. Der Ableitungsrechner zeigt jeden Schritt mit der verwendeten Regel.

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Online üben

Gib die Ableitung ein, z. B. e^x*(x^3+3x^2). Jede richtige Schreibweise wird erkannt – Du musst nicht genau so vereinfachen wie die Musterlösung.

Stufe 1 Stufe 2 Stufe 3 Neue Aufgaben

Stufe 1: Potenz mal e^x, sin oder cos

  1. Aufgabe 1
    \(f(x) = x^{6}\,e^{x}\)
    \(f'(x) = e^{x}\left(x^{6} + 6x^{5}\right)\)
  2. Aufgabe 2
    \(f(x) = (-x + 6)(3x + 6)\)
    \(f'(x) = -6x + 12\)
  3. Aufgabe 3
    \(f(x) = x^{2}\sin(x)\)
    \(f'(x) = 2x\sin(x) + x^{2}\cos(x)\)
  4. Aufgabe 4
    \(f(x) = x^{3}\sin(x)\)
    \(f'(x) = 3x^{2}\sin(x) + x^{3}\cos(x)\)
  5. Aufgabe 5
    \(f(x) = (-3x + 1)(-x - 7)\)
    \(f'(x) = 6x + 20\)

Tippe Deine Lösung ein und klicke auf „Prüfen“ (oder drücke Enter). Brüche als 3/4, Dezimalzahlen mit Komma, mehrere Lösungen mit ; trennen, Potenzen als x^2, Wurzeln als sqrt(5). Punkte: 10 für richtig beim ersten Versuch, 6 nach einem Fehlversuch, 5 mit Tipp, 0 wenn Du Dir vorher die Lösung anschaust. Deine Punkte und Abzeichen siehst Du unter Mein Training.

Arbeitsblatt: Produktregel

Eine volle DIN-A4-Seite Aufgaben mit Lösungsblatt zum Ausdrucken – bei jedem Klick neue Aufgaben. Klasse 11–12.

Schwierigkeit

Alle Ableitungsregeln im Überblick: Ableitungsregeln. Für Brüche gibt es die Quotientenregel.

Weiterlesen: Produktregel bei Wikipedia

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