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Ableitungen von Exponential- und Logarithmusfunktionen

Ableitung von ln(2x): Warum sie 1/x ist, mit Beispielen

Die Ableitung von ln(2x) ist 1/x, genau wie bei ln x. Mit zwei Beweisen, einem Graphen, der die gleichen Steigungen zeigt, und dem Unterschied zu ln(2x + 1).

Ableitungen von Exponential- und Logarithmusfunktionen Aktualisiert 2 Min. Lesezeit

Auf einen Blick

\frac{d}{dx}\,\ln(2x) = \frac{1}{x}
Ableitung
\dfrac{1}{x} für x > 0
Allgemeine Form
\dfrac{d}{dx}\ln(kx) = \dfrac{1}{x} für jede Konstante k > 0
Wichtige Logarithmusregel
\ln(2x) = \ln 2 + \ln x
Definitionsbereich von ln(2x)
x > 0
Vergleich
\dfrac{d}{dx}\ln(2x + 1) = \dfrac{2}{2x + 1}
Auf dieser Seite
  1. Beweis 1: die Kettenregel
  2. Beweis 2: erst den Logarithmus zerlegen
  3. Graph: zwei Kurven, gleiche Steigungen
  4. Wenn sich die Konstante nicht kürzt
  5. Rechenbeispiele
  6. Typische Fehler

Die Ableitung von \ln(2x) ist \dfrac{1}{x}. Das überrascht viele: Die 2 verschwindet, und das Ergebnis stimmt mit der Ableitung von ln x überein.

\frac{d}{dx}\,\ln(2x) = \frac{1}{x}, \qquad x > 0

Beweis 1: die Kettenregel

Sei u = 2x, also u' = 2. Die Kettenregel für Logarithmen lautet "innere Ableitung durch innere Funktion":

\frac{d}{dx}\ln(2x) = \frac{u'}{u} = \frac{2}{2x} = \frac{1}{x}

Die 2 im Zähler kürzt sich mit der 2 im Nenner.

Beweis 2: erst den Logarithmus zerlegen

Nach dem Logarithmusgesetz für Produkte gilt \ln(ab) = \ln a + \ln b. Also ist

\ln(2x) = \ln 2 + \ln x

Nun ist \ln 2 \approx 0.693 einfach eine Zahl, und die Ableitung einer Konstanten ist 0:

\frac{d}{dx}\ln(2x) = 0 + \frac{1}{x} = \frac{1}{x}

Dieser zweite Beweis erklärt, warum das Ergebnis dasselbe ist wie bei \ln x.

Graph: zwei Kurven, gleiche Steigungen

Graph von y = ln(2x) und y = ln x
Die Kurve \ln(2x) ist \ln x, um \ln 2 \approx 0.693 nach oben verschoben. Eine Verschiebung nach oben ändert die Steigung nicht, also haben beide die Ableitung \frac{1}{x}.

An jeder Stelle x haben die beiden Kurven denselben senkrechten Abstand, ihre Tangenten sind also parallel. Bei x = 2 zum Beispiel haben beide die Steigung \frac{1}{2}.

Wenn sich die Konstante nicht kürzt

Der Trick funktioniert nur, wenn die innere Funktion eine Konstante mal x ist. Vergleiche:

Funktion Ableitung Kürzt sich die Konstante?
\ln(2x) \frac{2}{2x} = \frac{1}{x} ja
\ln(5x) \frac{5}{5x} = \frac{1}{x} ja
\ln(2x + 1) \frac{2}{2x + 1} nein
\ln(x + 2) \frac{1}{x + 2} nein
\ln(2x^3) \frac{6x^2}{2x^3} = \frac{3}{x} die 2 kürzt sich, die Potenz bleibt

Die letzte Zeile funktioniert, weil \ln(2x^3) = \ln 2 + 3\ln x gilt.

Rechenbeispiele

Beispiel 1: eine Tangente. Bei x = \frac{1}{2} ist \ln(2x) = \ln 1 = 0 und die Steigung \frac{1}{1/2} = 2. Die Tangente lautet

y = 2\left(x - \tfrac{1}{2}\right) = 2x - 1

Beispiel 2: Produktregel. Für f(x) = x\ln(2x) liefert die Produktregel

f'(x) = \ln(2x) + x\cdot\frac{1}{x} = \ln(2x) + 1

Beispiel 3: ein Quadrat. Bei g(x) = \left[\ln(2x)\right]^2 ist die äußere Funktion ein Quadrat:

g'(x) = 2\ln(2x)\cdot\frac{1}{x} = \frac{2\ln(2x)}{x}

Typische Fehler

  1. \frac{1}{2x} schreiben. Du hast durch die innere Funktion geteilt, aber vergessen, mit ihrer Ableitung 2 zu multiplizieren.
  2. \frac{2}{x} schreiben. Du hast mit 2 multipliziert, aber die 2 im Nenner nicht stehen lassen.
  3. Bei \ln(2x + 1) kürzen. Die 2 kürzt sich nur, wenn die innere Funktion genau 2x ist.

Siehe auch die Ableitung von ln(x²), wo statt eines Vielfachen eine Potenz im Logarithmus steht, und übe weiter mit den Aufgaben zu Ableitungen von Exponential- und Logarithmusfunktionen.

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Häufig gestellte Fragen

Was ist die Ableitung von ln(2x)?

Die Ableitung von \ln(2x) ist \frac{1}{x}.

Warum ist die Ableitung von ln(2x) dieselbe wie von ln x?

Weil \ln(2x) = \ln 2 + \ln x gilt. Die beiden Funktionen unterscheiden sich nur um die Konstante \ln 2, ihre Graphen sind also senkrecht gegeneinander verschoben und haben überall dieselbe Steigung.

Was ist die Ableitung von ln(3x)?

Ebenfalls \frac{1}{x}. Für jede positive Konstante k gilt \frac{d}{dx}\ln(kx) = \frac{k}{kx} = \frac{1}{x}.

Was ist die Ableitung von ln(2x + 1)?

Sie lautet \frac{2}{2x + 1}. Addierst du im Inneren 1, lässt sich die Konstante nicht mehr als eigener Logarithmus abspalten, also kürzt sich nichts.

Geschrieben vom PracticeCalculus-Team

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