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LernenMathematikSekundarstufe IIEinstieg DifferentialrechnungÄnderungsrate

Themenübersicht

Änderungsrate

Die Änderungsrate beschreibt, wie stark sich eine Grösse bezogen auf eine andere verändert.

MathematikSekundarstufe II

Lernweg

Theorie
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Lernschritt

Theorie verstehen

ΔyΔxxyABΔxΔy
Illustration zu Änderungsrate

Mittlere und momentane Änderungsrate

Eine Änderungsrate vergleicht die Änderung einer abhängigen Grösse mit der Änderung der unabhängigen Grösse. Über ein Intervall erhältst du die mittlere Änderungsrate.

ΔxΔy​=x2​−x1​f(x2​)−f(x1​)​

Die momentane Änderungsrate beschreibt dagegen die Änderung an einer einzelnen Stelle. Sie entsteht als Grenzwert immer kleinerer Intervalle und entspricht der Ableitung.

Merke

Die Einheit ist «Einheit von y pro Einheit von x», zum Beispiel Kilometer pro Stunde. Ein negatives Vorzeichen bedeutet Abnahme.

Das lernst du

  • •Berechne absolute Änderung und mittlere Änderungsrate in einem Intervall.
  • •Deute Vorzeichen, Betrag und Einheit einer Änderungsrate.
  • •Unterscheide mittlere von momentaner Änderungsrate.

Lernschritt

Beispiele nachvollziehen

Musteraufgabe 1

Einfach

Mittlere Geschwindigkeit

Der zurückgelegte Weg sei s(t)=t2 in Metern. Bestimme die mittlere Geschwindigkeit von t=1 bis t=4 Sekunden.

  1. 1Wegänderung

    Δs=s(4)−s(1)=16−1=15m
  2. 2Zeitänderung

    Δt=4−1=3s
  3. 3Quotient

    v=3s15m​=5sm​

Ergebnis

Die mittlere Geschwindigkeit beträgt 5sm​.

Musteraufgabe 2

Mittel

Bestandsentwicklung

Eine Population steigt in sechs Jahren von 1200 auf 1380 Tiere. Bestimme die mittlere jährliche Änderungsrate.

  1. 1Bestandsänderung

    1380−1200=180
  2. 2Zeitintervall

    Δt=6Jahre
  3. 3Rate

    6180​=30JahrTiere​

Ergebnis

Der Bestand wächst im Mittel um 30 Tiere pro Jahr.

Lernschritt

Selbst rechnen

Aufgabe 1

Einfach

Temperaturabnahme

Die Temperatur fällt in 4 Stunden von 18°C auf 10°C. Bestimme die mittlere Änderungsrate in °C pro Stunde.

Aufgabe 2

Einfach

Funktionsintervall

Bestimme die mittlere Änderungsrate von f(x)=x2+1 im Intervall [0,3].

Aufgabe 3

Einfach

Einheit deuten

Wasserhöhe wird in cm, Zeit in Minuten gemessen. Welche Einheit hat die Änderungsrate?

Aufgabe 4

Einfach

Vorzeichen

Was bedeutet eine Änderungsrate von −4minL​?

Aufgabe 5

Mittel

Mittlere Temperaturänderung

Die Temperatur wird durch T(t)=20 + 3t − 0,5t2 beschrieben. Berechne die mittlere Änderungsrate im Intervall [0; 2].

Aufgabe 6

Mittel

Mittlere Änderungsrate aus dem Graphen

Lies die Koordinaten der markierten Punkte A und B aus dem Graphen ab und bestimme die mittlere Änderungsrate zwischen ihnen.

012345678910110123xyAB

Aufgabe 7

Anspruchsvoll

Verschwindende mittlere Geschwindigkeit

Ein Körper bewegt sich gemäß s(t)=t3 − 6t2+9t. Berechne seine mittlere Geschwindigkeit im Intervall [1; 4].

Aufgabe 8

Anspruchsvoll

Momentane Zerfallsrate

Bestimme für die folgende Konzentrationsfunktion die momentane Änderungsrate zum angegebenen Zeitpunkt.

C(t)=5e−0,2tt=5ln2