Lösung zur Ableitung der Formel
Eingabefunktion
$$\mathrm{e}^{-x}\,x^{2}$$
Start der Ableitung
$$\frac{d}{dx}{\left[x^{2} \cdot \mathrm{e}^{-x}\right]}$$
Schritt 1 — Produktregel
📖 Regel
$$\frac{d}{dx}(u \cdot v)=u'v+uv'$$
Mit:
- $u = x^{2}$
- $v = \mathrm{e}^{-x}$
🧮 Aktueller Ausdruck
$$\bbox[yellow, padding:0.12em 0.22em]{{\color{black}{\vphantom{\dfrac{d}{dx}}\,\frac{d}{dx}{\left[x^{2} \cdot \mathrm{e}^{-x}\right]}\,}}}$$
✨ Nach Produktregel
$$\bbox[yellow, padding:0.12em 0.22em]{{\color{black}{\vphantom{\dfrac{d}{dx}}\,\frac{d}{dx}{\left[x^{2}\right]} \cdot \mathrm{e}^{-x} + x^{2}\,\frac{d}{dx}{\left[\mathrm{e}^{-x}\right]}\,}}}$$
Schritt 2 — Potenzregel (Spezialfall)
📖 Regel
$$\frac{d}{dx}\left(u^{c}\right)=c\,u^{c-1}$$
Mit:
- $u = x$
- $c = 2$
🧮 Aktueller Ausdruck
$$\bbox[yellow, padding:0.12em 0.22em]{{\color{black}{\vphantom{\dfrac{d}{dx}}\,\frac{d}{dx}{\left[x^{2}\right]}\,}}} \cdot \mathrm{e}^{-x} + x^{2}\,\frac{d}{dx}{\left[\mathrm{e}^{-x}\right]}$$
✨ Nach Potenzregel (Spezialfall)
$$\bbox[yellow, padding:0.12em 0.22em]{{\color{black}{\vphantom{\dfrac{d}{dx}}\,2\,x^{2 - 1}\,}}} \cdot \mathrm{e}^{-x} + x^{2}\,\frac{d}{dx}{\left[\mathrm{e}^{-x}\right]}$$
🧹 Vereinfacht
$$2\,x^{\bbox[lightgreen, padding:0.12em 0.22em]{\vphantom{\dfrac{d}{dx}}\,1\,}} \cdot \mathrm{e}^{-x} + x^{2}\,\frac{d}{dx}{\left[\mathrm{e}^{-x}\right]}$$
Schritt 3 — Ableitung der Exponentialfunktion
📖 Regel
$$\frac{d}{dx}(e^{u})=e^{u}\cdot u'$$
Mit:
- $u = -x$
🧮 Aktueller Ausdruck
$$2\,x \cdot \mathrm{e}^{-x} + x^{2} \cdot \bbox[yellow, padding:0.12em 0.22em]{{\color{black}{\vphantom{\dfrac{d}{dx}}\,\frac{d}{dx}{\left[\mathrm{e}^{-x}\right]}\,}}}$$
✨ Nach Ableitung der Exponentialfunktion
$$2\,x \cdot \mathrm{e}^{-x} + x^{2} \cdot \bbox[yellow, padding:0.12em 0.22em]{{\color{black}{\vphantom{\dfrac{d}{dx}}\,\mathrm{e}^{-x}\,\ln\left(\mathrm{e}\right)\,\frac{d}{dx}{\left[-x\right]}\,}}}$$
🧹 Vereinfacht
$$2\,x \cdot \mathrm{e}^{-x} + x^{2} \cdot \bbox[lightgreen, padding:0.12em 0.22em]{\vphantom{\dfrac{d}{dx}}\,\mathrm{e}^{-x}\,}\,\frac{d}{dx}{\left[-x\right]}$$
Schritt 4 — Ableitung eines negativen Terms
📖 Regel
$$\frac{d}{dx}(-u) = -u'$$
Mit:
- $u = x$
🧮 Aktueller Ausdruck
$$2\,x \cdot \mathrm{e}^{-x} + x^{2} \cdot \mathrm{e}^{-x} \cdot \bbox[yellow, padding:0.12em 0.22em]{{\color{black}{\vphantom{\dfrac{d}{dx}}\,\frac{d}{dx}{\left[-x\right]}\,}}}$$
✨ Nach Ableitung eines negativen Terms
$$2\,x \cdot \mathrm{e}^{-x} + x^{2} \cdot \mathrm{e}^{-x} \cdot \bbox[yellow, padding:0.12em 0.22em]{{\color{black}{\vphantom{\dfrac{d}{dx}}\,-\frac{d}{dx}{\left[x\right]}\,}}}$$
Schritt 5 — Ableitung der Variablen
📖 Regel
$$\frac{d}{dx}(x)=1$$
🧮 Aktueller Ausdruck
$$2\,x \cdot \mathrm{e}^{-x} + x^{2} \cdot \mathrm{e}^{-x}\,\left(-\bbox[yellow, padding:0.12em 0.22em]{{\color{black}{\vphantom{\dfrac{d}{dx}}\,\frac{d}{dx}{\left[x\right]}\,}}}\right)$$
✨ Nach Ableitung der Variablen
$$2\,x \cdot \mathrm{e}^{-x} + x^{2} \cdot \mathrm{e}^{-x}\,\left(-\bbox[yellow, padding:0.12em 0.22em]{{\color{black}{\vphantom{\dfrac{d}{dx}}\,1\,}}}\right)$$
🧹 Vereinfacht
$$2\,x \cdot \mathrm{e}^{-x} + x^{2} \cdot \bbox[lightgreen, padding:0.12em 0.22em]{\vphantom{\dfrac{d}{dx}}\,-\mathrm{e}^{-x}\,}$$
Endergebnis
$$2 \cdot x \cdot \mathrm{e}^{-x} - \mathrm{e}^{-x}\,x^{2}$$
Direkt berechnet (Maxima)
Abgleich des Ergebnisses mit dem Computeralgebrasystem Maxima:
$$2 \cdot x \cdot \mathrm{e}^{-x} - \mathrm{e}^{-x}\,x^{2}$$
Abgleich Schrittfolge ↔︎ Maxima: gleich (true)