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Potenzen, Wurzeln und Polynome

Ableitung von 1/x: Formel, Beweis und Beispiele

Die Ableitung von 1/x ist -1/x². Mit Beweis über den Differenzenquotienten, der Potenzregel für x⁻¹, der Kettenregel für 1/u und Beispielen wie 1/(2x + 5).

Potenzen, Wurzeln und Polynome Aktualisiert 2 Min. Lesezeit

Auf einen Blick

\frac{d}{dx}\,\frac{1}{x} = -\frac{1}{x^2}
Ableitung
-\dfrac{1}{x^2} für x \ne 0
Als Potenz
\dfrac{d}{dx}\,x^{-1} = -x^{-2}
Mit Kettenregel
\dfrac{d}{dx}\,\dfrac{1}{u} = -\dfrac{u'}{u^2}
Vorzeichen
Immer negativ, also fällt \frac{1}{x} auf beiden Seiten von 0
Als Integral
\int \frac{1}{x}\,dx = \ln\lvert x\rvert + C
Auf dieser Seite
  1. Graph von 1/x und seiner Ableitung
  2. Beweis mit dem Differenzenquotienten
  3. Beweis mit der Potenzregel
  4. Mit der Kettenregel: Ableitung von 1/u
  5. Rechenbeispiele
  6. Typische Fehler

Die Ableitung von \dfrac{1}{x} ist -\dfrac{1}{x^2}. Das Minuszeichen zeigt dir, dass die Kurve auf beiden Seiten der senkrechten Asymptote immer bergab geht.

\frac{d}{dx}\,\frac{1}{x} = -\frac{1}{x^2}, \qquad x \ne 0

Graph von 1/x und seiner Ableitung

Graph von y = 1/x und seiner Ableitung y = -1/x²
Beide Äste von \frac{1}{x} fallen von links nach rechts, also ist die Ableitung überall dort negativ, wo sie existiert.

In der Nähe von x = 0 verlaufen die Äste fast senkrecht, und -\frac{1}{x^2} ist eine riesige negative Zahl. Weit weg von 0 wird die Kurve flach, und -\frac{1}{x^2} nähert sich 0.

Beweis mit dem Differenzenquotienten

f'(x) = \lim_{h \to 0}\frac{\frac{1}{x + h} - \frac{1}{x}}{h}

Bring die Brüche im Zähler auf den gemeinsamen Nenner x(x + h):

\frac{1}{x + h} - \frac{1}{x} = \frac{x - (x + h)}{x(x + h)} = \frac{-h}{x(x + h)}

Teile durch h und lass h \to 0 gehen:

f'(x) = \lim_{h \to 0}\frac{-1}{x(x + h)} = -\frac{1}{x^2}

Beweis mit der Potenzregel

Wegen \frac{1}{x} = x^{-1} liefert die Potenzregel -1 \cdot x^{-2} = -\frac{1}{x^2}. Die Quotientenregel bestätigt das: \frac{0 \cdot x - 1 \cdot 1}{x^2} = -\frac{1}{x^2}.

Mit der Kettenregel: Ableitung von 1/u

\frac{d}{dx}\,\frac{1}{u} = -\frac{1}{u^2}\cdot u' = -\frac{u'}{u^2}
Funktion Innere Funktion u Ableitung
\frac{1}{2x + 5} 2x + 5 -\frac{2}{(2x + 5)^2}
\frac{1}{x^2 + 1} x^2 + 1 -\frac{2x}{(x^2 + 1)^2}
\frac{1}{\sin x} \sin x -\frac{\cos x}{\sin^2 x}
\frac{1}{e^x + 1} e^x + 1 -\frac{e^x}{(e^x + 1)^2}

Die dritte Zeile ist dasselbe wie -\csc x\cot x, die Ableitung von csc x.

Rechenbeispiele

Beispiel 1: eine Summe. \frac{d}{dx}\left(x + \frac{1}{x}\right) = 1 - \frac{1}{x^2}. Setzt du das gleich 0, erhältst du x = \pm 1. Dort hat x + \frac{1}{x} seine Extrempunkte.

Beispiel 2: eine Tangente. An der Stelle x = 2 ist y = \frac{1}{2} und die Steigung -\frac{1}{4}:

y - \frac{1}{2} = -\frac{1}{4}(x - 2) \quad\Longrightarrow\quad y = -\frac{x}{4} + 1

Beispiel 3: zweite Ableitung. \frac{d}{dx}\left(-x^{-2}\right) = 2x^{-3} = \frac{2}{x^3}. Sie ist für x > 0 positiv und für x < 0 negativ, also ist der rechte Ast linksgekrümmt und der linke Ast rechtsgekrümmt.

Typische Fehler

  1. \ln x oder \frac{1}{x^2} als Antwort. Die Ableitung ist -\frac{1}{x^2}. Die Funktion \ln x ist die Stammfunktion, nicht die Ableitung.
  2. Das Minuszeichen verlieren. Bei x^{-1} kommt -1 nach vorne.
  3. x^0 schreiben. -1 um eins verringert ergibt -2, nicht 0.
  4. u' vergessen. \frac{d}{dx}\frac{1}{3x} ist -\frac{3}{(3x)^2} = -\frac{1}{3x^2}, nicht -\frac{1}{9x^2}.

Die Integralseite findest du unter Integral von 1/x, und die Kurve selbst auf der Seite zur Kehrwertfunktion.

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Die Potenzregel

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Häufig gestellte Fragen

Was ist die Ableitung von 1/x?

Die Ableitung von \frac{1}{x} ist -\frac{1}{x^2}, für jedes x \ne 0.

Was ist die Ableitung von 1/(2x)?

Schreibe es als \frac{1}{2}x^{-1}. Die Ableitung ist -\frac{1}{2}x^{-2} = -\frac{1}{2x^2}.

Was ist die Ableitung von 5/x?

Sie lautet 5 \cdot \left(-\frac{1}{x^2}\right) = -\frac{5}{x^2}.

Welche Funktion hat die Ableitung 1/x?

Der natürliche Logarithmus: \frac{d}{dx}\ln x = \frac{1}{x}. Deshalb gilt \int \frac{1}{x}\,dx = \ln\lvert x\rvert + C.

Geschrieben vom PracticeCalculus-Team

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