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LernenMathematikSekundarstufe IIEinstieg DifferentialrechnungAbleitung mit der h-Methode

Themenübersicht

Ableitung mit der h-Methode

Die h-Methode leitet Funktionen über einen Grenzwert her, indem der Abstand zweier x-Werte gegen null geht.

MathematikSekundarstufe II

Lernweg

Theorie
verstehen
Beispiele
nachvollziehen
Selbst
rechnen

Lernschritt

Theorie verstehen

f′(x) = limh → 0f(x₁+h) − f(x₁)hxyx₁x₁+hh
Illustration zu Ableitung mit der h-Methode

Ableitung mit der h-Methode

Die h-Methode leitet eine allgemeine Ableitungsfunktion direkt aus der Grenzwertdefinition her. Die zweite Stelle ist x+h; anschliessend lässt man h gegen 0 gehen.

f′(x)=h→0lim​hf(x+h)−f(x)​

Der entscheidende algebraische Schritt ist das Ausmultiplizieren von f(x+h) und das Kürzen von h. Erst danach darf der Grenzwert h→0 eingesetzt werden.

Merke

Setze h nie zu früh gleich 0: Der ursprüngliche Quotient hätte dann die unbestimmte Form 00​. Zuerst vereinfachen, dann den Grenzwert bilden.

Das lernst du

  • •Setze f(x+h) korrekt in den Differenzenquotienten ein.
  • •Vereinfache den Zähler so, dass sich h kürzen lässt.
  • •Bilde den Grenzwert und erhalte eine Ableitungsfunktion in x.

Lernschritt

Beispiele nachvollziehen

Musteraufgabe 1

Einfach

Quadratische Funktion mit linearem Term

Leite f(x)=x2+3x mit der h-Methode ab.

  1. 1Quotient aufstellen

    h(x+h)2+3(x+h)−(x2+3x)​
  2. 2Ausmultiplizieren und kürzen

    h2xh+h2+3h​=2x+h+3
  3. 3Grenzwert

    f′(x)=h→0lim​(2x+h+3)=2x+3

Ergebnis

f′(x)=2x+3

Musteraufgabe 2

Mittel

Kubische Funktion

Leite g(x)=x3 mit der h-Methode ab.

  1. 1Binomische Entwicklung

    (x+h)3=x3+3x2h+3xh2+h3
  2. 2Differenzenquotient

    h(x+h)3−x3​=3x2+3xh+h2
  3. 3Grenzwert

    g′(x)=h→0lim​(3x2+3xh+h2)=3x2

Ergebnis

g′(x)=3x2

Lernschritt

Selbst rechnen

Aufgabe 1

Einfach

Quadrat ableiten

Für f(x)=x2 ergibt die h-Methode f′(x)=2x. Berechne f′(4).

Aufgabe 2

Einfach

Quadrat mit Faktor

Vervollständige das Ergebnis der h-Methode: Für f(x)=5x2 gilt f′(x)=kx. Bestimme k.

Aufgabe 3

Einfach

Konstante fällt weg

Bestimme f′(3) für f(x)=x2−4 mithilfe des Ergebnisses der h-Methode.

Aufgabe 4

Einfach

Grenzwert richtig bilden

Wann darf h gleich 0 gesetzt werden?

Aufgabe 5

Mittel

Quadratische Funktion mit der h-Methode

Leite f(x)=x2 mit der h-Methode ab und gib f′(x) an.

Aufgabe 6

Mittel

Lineare Funktion mit der h-Methode

Bestimme mit der h-Methode die Ableitung von f(x)=3x+2.

Aufgabe 7

Anspruchsvoll

Kubische Funktion aus dem Grenzwert

Leite f(x)=x3 ausschließlich mit der h-Methode ab.

Aufgabe 8

Anspruchsvoll

Kehrwertfunktion mit der h-Methode

Leite die Kehrwertfunktion für x ungleich null mit der h-Methode ab.

f(x)=x1​f′(x)=h→0lim​hx+h1​−x1​​