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Ableitungen von Exponential- und Logarithmusfunktionen

Ableitung von e^(x²): Formel, Schritte und Beispiele

Die Ableitung von e^(x²) ist 2x·e^(x²). Mit den Schritten der Kettenregel, der zweiten Ableitung, dem Unterschied zu (eˣ)² und Beispielen wie e^(−x²).

Ableitungen von Exponential- und Logarithmusfunktionen Aktualisiert 2 Min. Lesezeit

Auf einen Blick

\frac{d}{dx}\,e^{x^2} = 2x\,e^{x^2}
Ableitung
2x\,e^{x^2}
Zweite Ableitung
(4x^2 + 2)\,e^{x^2}
Kritischer Punkt
x = 0, ein Minimum
Verwandte Funktion
\dfrac{d}{dx}e^{-x^2} = -2x\,e^{-x^2}
Integral
Für \int e^{x^2}\,dx gibt es keine elementare Formel
Auf dieser Seite
  1. Schritt für Schritt mit der Kettenregel
  2. Graph von e^(x²) und seiner Ableitung
  3. Zweite Ableitung
  4. e^(x²) im Vergleich zu (eˣ)²
  5. Rechenbeispiele
  6. Typische Fehler

Die Ableitung von e^{x^2} ist 2x\,e^{x^2}. Die Exponentialfunktion wird unverändert übernommen und mit der Ableitung des Exponenten x^2 multipliziert.

\frac{d}{dx}\,e^{x^2} = 2x\,e^{x^2}

Schritt für Schritt mit der Kettenregel

Die Funktion ist eine Verkettung: eine äußere Exponentialfunktion e^u und eine innere Funktion u = x^2. Nach der Kettenregel:

  1. Leite die äußere Funktion ab und lass die innere stehen: Da die Ableitung von eˣ wieder e^x ist, ergibt das e^{x^2}.
  2. Leite die innere Funktion ab: \frac{d}{dx}x^2 = 2x.
  3. Multipliziere: e^{x^2}\cdot 2x = 2x\,e^{x^2}.

Üblicherweise schreibt man das 2x nach vorne, damit niemand es für einen Teil des Exponenten hält.

Graph von e^(x²) und seiner Ableitung

Graph von y = e^(x²) und seiner Ableitung y = 2x·e^(x²)
Die Funktion hat ein Minimum bei (0, 1), wo die Ableitung die Null durchläuft. Abseits von 0 wachsen beide sehr schnell.

Die Ableitung 2x\,e^{x^2} ist für x < 0 negativ und für x > 0 positiv, weil e^{x^2} immer positiv ist. Der Graph fällt also, erreicht bei x = 0 seinen Tiefpunkt und steigt dann. Er ist achsensymmetrisch zur y-Achse, und seine Ableitung ist eine ungerade Funktion.

Zweite Ableitung

Leite 2x\,e^{x^2} mit der Produktregel ab:

\frac{d^2}{dx^2}e^{x^2} = 2\cdot e^{x^2} + 2x\cdot 2x\,e^{x^2} = (4x^2 + 2)\,e^{x^2}

Wegen 4x^2 + 2 > 0 ist die Kurve überall linksgekrümmt und hat keine Wendepunkte.

e^(x²) im Vergleich zu (eˣ)²

Die beiden sehen ähnlich aus, sind aber verschiedene Funktionen:

Funktion Vereinfacht Ableitung
e^{x^2} e^{(x^2)} 2x\,e^{x^2}
(e^x)^2 e^{2x} 2e^{2x}

Bei x = 3: e^{x^2} = e^9 \approx 8103, aber (e^x)^2 = e^6 \approx 403. Zur zweiten Funktion siehe die Ableitung von e^(2x).

Rechenbeispiele

Beispiel 1: die Glockenkurve. Für f(x) = e^{-x^2} ist die innere Ableitung -2x:

f'(x) = -2x\,e^{-x^2}

Diese Form ist der Kern der Normalverteilung. Das Maximum liegt bei x = 0.

Beispiel 2: eine Konstante im Exponenten. Für g(x) = e^{3x^2 + 1} gilt

g'(x) = 6x\,e^{3x^2 + 1}

Beispiel 3: ein Produkt. Für h(x) = x\,e^{x^2} gilt

h'(x) = e^{x^2} + x\cdot 2x\,e^{x^2} = (1 + 2x^2)\,e^{x^2}

h'(x) ist immer positiv, also ist h streng monoton steigend.

Typische Fehler

  1. Das 2x vergessen. \frac{d}{dx}e^{x^2} = e^{x^2} ist falsch, das gilt nur für das reine e^x.
  2. e^{2x} schreiben. Der Exponent ändert sich beim Ableiten einer Exponentialfunktion nie.
  3. Die Potenzregel anwenden. x^2 e^{x^2 - 1} behandelt die Exponentialfunktion wie eine Potenz von e mit variabler Basis. Das ist sie nicht.
  4. Ein einfaches Integral erwarten. Du kannst e^{x^2} in einer Zeile ableiten, aber seine Stammfunktion hat keine elementare Formel. Warum das so ist und was man stattdessen tut, steht beim Integral von e^(x²).

Übe weitere Exponentialfunktionen mit der Kettenregel bei den Aufgaben zu Ableitungen von Exponential- und Logarithmusfunktionen.

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Häufig gestellte Fragen

Was ist die Ableitung von e^(x²)?

Die Ableitung von e^{x^2} ist nach der Kettenregel 2x\,e^{x^2}.

Was ist die zweite Ableitung von e^(x²)?

Wende die Produktregel auf 2x\,e^{x^2} an: 2e^{x^2} + 2x\cdot 2x\,e^{x^2} = (4x^2 + 2)e^{x^2}.

Was ist die Ableitung von e^(−x²)?

Die innere Ableitung ist -2x, also lautet das Ergebnis -2x\,e^{-x^2}.

Ist e^(x²) dasselbe wie (e^x)²?

Nein. (e^x)^2 = e^{2x}, und dessen Ableitung ist 2e^{2x}. Bei e^{x^2} wird nur das x quadriert.

Geschrieben vom PracticeCalculus-Team

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