Ableitung von xeˣ: Formel, Schritte und Beispiele
Die Ableitung von xeˣ ist eˣ(x + 1). Mit den Schritten der Produktregel, dem Minimum bei x = −1, dem Muster der n-ten Ableitung, Graph und Rechenbeispielen.
Ableitungen von Exponential- und Logarithmusfunktionen Aktualisiert 2 Min. Lesezeit
Auf einen Blick
- Ableitung
- e^x(x + 1)
- Zweite Ableitung
- e^x(x + 2)
- n-te Ableitung
- e^x(x + n)
- Minimum
- x = -1, Wert -\frac{1}{e} \approx -0.368
- Integral
- \int xe^x\,dx = e^x(x - 1) + C
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Die Ableitung von xe^x ist e^x(x + 1). Es ist ein Produkt aus x und e^x, also ist die Produktregel das richtige Werkzeug.
Schritt für Schritt mit der Produktregel
Mit f = x und g = e^x liefert die Produktregel (fg)' = f'g + fg':
- f' = 1.
- g' = e^x, denn die Ableitung von eˣ ist die Funktion selbst.
- Zusammensetzen: 1\cdot e^x + x\cdot e^x = e^x + xe^x.
- e^x ausklammern: e^x(x + 1).
Die ausgeklammerte Form ist nützlicher. Weil e^x nie null ist, ist die Ableitung nur dort null, wo x + 1 = 0 gilt.
Graph von xeˣ und seiner Ableitung
Minimum und Wendepunkt
Minimum. Die Ableitung e^x(x + 1) ist für x < -1 negativ und für x > -1 positiv. Also liegt bei x = -1 ein Minimum mit dem Wert
Wendepunkt. Die zweite Ableitung ist
Sie wechselt bei x = -2 das Vorzeichen, der Graph geht dort also von rechtsgekrümmt zu linksgekrümmt über. Der Punkt ist \left(-2, -\frac{2}{e^2}\right) \approx (-2, -0.271).
Das Muster der n-ten Ableitung
Jedes Mal, wenn du e^x(x + k) ableitest, erhältst du e^x(x + k) + e^x = e^x(x + k + 1). Also gilt:
| Ableitung | Ergebnis |
|---|---|
| f'(x) | e^x(x + 1) |
| f''(x) | e^x(x + 2) |
| f'''(x) | e^x(x + 3) |
| f^{(n)}(x) | e^x(x + n) |
Rechenbeispiele
Beispiel 1: die abklingende Version. Für f(x) = xe^{-x} brauchst du die Kettenregel bei e^{-x} (siehe e^(−x)):
Jetzt ist der kritische Punkt ein Maximum bei x = 1.
Beispiel 2: eine höhere Potenz. Für g(x) = x^2e^x gilt
Die kritischen Punkte liegen bei x = 0 und x = -2.
Beispiel 3: ein gestreckter Exponent. Für h(x) = xe^{3x} gilt
Beispiel 4: eine Tangente. Bei x = 0 ist xe^x = 0 und die Steigung e^0(0 + 1) = 1. Die Tangente lautet y = x.
Typische Fehler
- Die beiden Ableitungen multiplizieren. 1\cdot e^x = e^x ist nicht die Produktregel, dabei fehlt der Summand xe^x.
- xe^x als Ergebnis schreiben. Die Ableitung von e^x ist zwar e^x, aber das Produkt mit x braucht trotzdem die Produktregel.
- Nicht ausklammern. e^x + xe^x stehen zu lassen ist richtig, aber ausgeklammert findest du die kritischen Punkte viel leichter.
Rückwärts gilt mit partieller Integration \int xe^x\,dx = e^x(x - 1) + C, siehe das Integral von xeˣ. Probe: \frac{d}{dx}e^x(x - 1) = e^x(x - 1) + e^x = xe^x. Üben kannst du mit den Aufgaben zur Produkt- und Quotientenregel.
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