Die Potenzregel
Die Ableitungsregel \((x^n)'=n\,x^{n-1}\) wird rückwärts gelesen: Der Exponent steigt um \(1\), geteilt wird durch den neuen Exponenten.
Herleitung:
- Ganzzahlig:\(x^3\to\tfrac14x^4\), \(\;x\to\tfrac12x^2\), \(\;1=x^0\to x\).
- Negativ:\(\tfrac1{x^2}=x^{-2}\to\tfrac{1}{-1}\,x^{-1}=-\tfrac1x\) für \(x\ne0\).
- Gebrochen:\(\sqrt x=x^{\frac12}\to\tfrac{1}{3/2}\,x^{\frac32}=\tfrac23\,x^{\frac32}\) für \(x\ge0\).
- Sonderfall:\(r=-1\), also \(\tfrac1x\): Der Faktor \(\tfrac{1}{r+1}=\tfrac10\) existiert nicht — hier hilft die Regel nicht.
Potenzregel: \(f(x)=x^r\ \Rightarrow\ F(x)=\dfrac{1}{r+1}\,x^{r+1}\quad(r\ne-1)\)
Summen- und Faktorregel
Ableiten geht summandenweise und lässt Faktoren stehen — rückwärts gilt dasselbe.
- Summenregel:\(f=g+h\ \Rightarrow\ F=G+H\) — jeden Summanden einzeln integrieren.
- Faktorregel:\(f=k\cdot g\ \Rightarrow\ F=k\cdot G\) — der Faktor bleibt stehen.
- Konstante:\(f(x)=k\ \Rightarrow\ F(x)=k\,x\).
- Probe:\((G+H)'=g+h\) und \((k\cdot G)'=k\cdot g\) — genau die Ableitungsregeln.
Tippe zu jedem Summanden von \(f\) einen Baustein an — er rastet in \(F\) ein und wird sofort abgeleitet. Ein Tipp auf einen eingerasteten Baustein nimmt ihn wieder heraus.
Bausteine für \(F\)
Halte fest: Jeder Summand wird für sich integriert — Exponent um \(1\) erhöhen, durch den neuen Exponenten teilen, Faktor stehen lassen; die Konstante \(k\) wird zu \(k\,x\).
Summe und Faktor: \(f=k\cdot g+h\ \Rightarrow\ F=k\cdot G+H\)
Allgemeine Hinweise
Durch den neuen Exponenten
Zu \(x^5\) gehört \(\tfrac16x^6\), nicht \(\tfrac15x^6\) — erst den Exponenten erhöhen, dann durch ihn teilen.
Brüche und Wurzeln umschreiben
\(\tfrac{5}{x^4}\) erst als \(5x^{-4}\) schreiben: \(\tfrac{5}{-3}\,x^{-3}=-\tfrac{5}{3x^3}\). Den Nenner „hochzuintegrieren“ geht schief.
Produkte erst ausmultiplizieren
Für \(x\,(x+2)\) gibt es keine „Produktregel rückwärts“. Ausmultipliziert \(x^2+2x\) reicht die Potenzregel: \(\tfrac13x^3+x^2\).
