Aufgabenbeispiele von Asymptoten

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alle Asymptoten bestimmen

Beispiel:

Bestimme alle senkrechten Asymptoten (mit VZW) und waagrechten Asymptoten vom Graphen der Funktion f mit f(x) = 5x +4 ( -4 - x ) x

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senkrechte Asymptoten

Zuerst untersucht man die Funktion auf Definitionslücken, also in unserem Fall, ob der Nenner =0 werden kann.

( -4 - x ) x = 0
( -x -4 ) x = 0
x ( -x -4 ) = 0

Ein Produkt ist genau dann =0, wenn mindestens einer der beiden Faktoren =0 ist.

1. Fall:

x1 = 0

2. Fall:

-x -4 = 0 | +4
-x = 4 |:(-1 )
x2 = -4

also Definitionsmenge D=R\{ -4 ; 0}

Wir untersuchen nun das Verhalten für x → -4 (von links und von rechts)

Für x   x<-4   -4 - ⇒ f(x)= 5x +4 ( -4 - x ) x -16 "+0" ⋅ (-4) = -16 "-0"

Für x   x>-4   -4 + ⇒ f(x)= 5x +4 ( -4 - x ) x -16 "-0" ⋅ (-4) = -16 "+0" -

Die Funktion besitzt folglich eine senkrechte Asymptote bei x= -4 mit einem VZW von + nach -

Wir untersuchen nun das Verhalten für x → 0 (von links und von rechts)

Für x   x<0   0 - ⇒ f(x)= 5x +4 ( -4 - x ) x +4 (-4) ⋅ "-0" = +4 "+0"

Für x   x>0   0 + ⇒ f(x)= 5x +4 ( -4 - x ) x +4 (-4) ⋅ "+0" = +4 "-0" -

Die Funktion besitzt folglich eine senkrechte Asymptote bei x= 0 mit einem VZW von + nach -

waagrechte Asymptoten

Um die waagrechte Asymtote zu ermitteln, wird in Zähler und Nenner die höchste x-Potenz des Nenners ausgeklammert:

Vorher sollte man allerdings noch ausmultiplizien.
5x +4 ( -4 - x ) x = 5x +4 - x 2 -4x

5x +4 - x 2 -4x = x 2 · ( 5 x + 4 x 2 ) x 2 · ( -1 - 4 x ) = 5 x + 4 x 2 -1 - 4 x

So können wir einfach das Verhalten für x→ ±∞ untersuchen:

Für x → ±∞ ⇒ f(x)= 5x +4 - x 2 -4x = 5 x + 4 x 2 -1 - 4 x 0+0 -1 +0 = 0 -1 = 0

Die Funktion besitzt folglich eine waagrechte Asymptote bei y = 0 (x-Achse).

senkrechte Asymptote (einfach)

Beispiel:

Bestimme alle senkrechten Asymptoten (mit VZW) von der Funktion f mit f(x) = 5 x +3

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Zuerst untersucht man die Funktion auf Definitionslücken, also in unserem Fall, ob der Nenner =0 werden kann.

x +3 = 0 | -3
x = -3

also Definitionsmenge D=R\{ -3 }

Wir untersuchen nun das Verhalten für x → -3 (von links und von rechts)

Für x   x<-3   -3 - ⇒ f(x)= 5 x +3 +5 "-0" -

Für x   x>-3   -3 + ⇒ f(x)= 5 x +3 +5 "+0"

Die Funktion besitzt folglich eine senkrechte Asymptote bei x= -3 mit einem VZW von - nach +

senkrechte Asymptoten

Beispiel:

Bestimme alle senkrechten Asymptoten (mit VZW) von der Funktion f mit f(x) = -5 x 2 -9

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Zuerst untersucht man die Funktion auf Definitionslücken, also in unserem Fall, ob der Nenner =0 werden kann.

x 2 -9 = 0 | +9
x 2 = 9 | 2
x1 = - 9 = -3
x2 = 9 = 3

also Definitionsmenge D=R\{ -3 ; 3 }

Um den Term besser auf Asymptoten untersuchen zu können, faktorisieren wir den Nenner:

-5 x 2 -9 = -5 ( x +3 ) · ( x -3 )

Wir untersuchen nun das Verhalten für x → -3 (von links und von rechts)

Für x   x<-3   -3 - ⇒ f(x)= -5 ( x +3 ) · ( x -3 ) -5 "-0" ⋅ (-6) = -5 "+0" -

Für x   x>-3   -3 + ⇒ f(x)= -5 ( x +3 ) · ( x -3 ) -5 "+0" ⋅ (-6) = -5 "-0"

Die Funktion besitzt folglich eine senkrechte Asymptote bei x= -3 mit einem VZW von - nach +

Wir untersuchen nun das Verhalten für x → 3 (von links und von rechts)

Für x   x<3   3 - ⇒ f(x)= -5 ( x +3 ) · ( x -3 ) -5 (+6) ⋅ "-0" = -5 "-0"

Für x   x>3   3 + ⇒ f(x)= -5 ( x +3 ) · ( x -3 ) -5 (+6) ⋅ "+0" = -5 "+0" -

Die Funktion besitzt folglich eine senkrechte Asymptote bei x= 3 mit einem VZW von + nach -

Polstellen und hebbare Def.-Lücken

Beispiel:

Bestimme alle senkrechten Asymptoten (mit VZW) von der Funktion f mit f(x) = ( x +2 ) ( x +3 ) -2x -6

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Zuerst untersucht man die Funktion auf Definitionslücken, also in unserem Fall, ob der Nenner =0 werden kann.

-2x -6 = 0 | +6
-2x = 6 |:(-2 )
x = -3

also Definitionsmenge D=R\{ -3 }

Wir untersuchen das Verhalten für x → -3 und erkennen, dass sowohl der Zähler als auch der Nenner =0 werden.

Wir müssten also sowohl im Zähler als auch im Nenner einen Faktor (x +3) erkennen, die wir dann kürzen können:

( x +2 ) ( x +3 ) -2x -6 = ( x +2 ) ( x +3 ) -2x -6 = - 1 2 ( x +2 )

Für x → -3 ⇒ f(x)= ( x +2 ) ( x +3 ) -2x -6 = - 1 2 ( x +2 ) - 1 2 ( -3 +2 ) = 1 2

Die Funktion besitzt folglich eine hebbare Definitionslücke (Loch) L(-3 | 1 2 )


Term mit Asymptoten bestimmen

Beispiel:

Bestimme einen Funktionsterm dessen Graph bei x1 = 0 und bei x2 = 3 jeweils eine senkrechte Asymptote, bei y = -1 eine waagrechte Asymptote und eine Nullstelle in N(-2|0) besitzt.

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Zuerst der Nenner

Aufgrund der senkrechten Asymptoten bei x1=0 und x2=3 müssen die entsprechenden Linearterme in den Nenner unserer gesuchten Funktion, also:

? ( x +0 ) · ( x -3 ) = ? x 2 -3x

Nullstellen in den Zähler

Im Zähler müssen auf jeden Fall mal die Nullstellen berücksichtigt werden, also

? ⋅ ( x +2 ) x 2 -3x

Jetzt testen wir x +2 ( x +0 ) · ( x -3 ) auf die waagrechte Asymptote:

Da im Nenner eine quadratische Funktion ist, im Zähler auch nur eine lineare Funktion, muss die Funktion für x → ∞ gegen 0 laufen. Um diesen Grenzwert aber auf -1 zu bringen, quadrieren wir einfach den Linearterm des Zählers und geben im als Koeffizient -1. Jetzt stimmt auch die waagrechte Asympzote:

waagrechte Asymptoten

Um die waagrechte Asymtote zu ermitteln, wird in Zähler und Nenner die höchste x-Potenz des Nenners ausgeklammert:

Vorher sollte man allerdings noch ausmultiplizien.
- ( x +2 ) 2 ( x +0 ) · ( x -3 ) = - x 2 -4x -4 x 2 -3x

- x 2 -4x -4 x 2 -3x = x 2 · ( -1 - 4 x - 4 x 2 ) x 2 · ( 1 - 3 x ) = -1 - 4 x - 4 x 2 1 - 3 x

So können wir einfach das Verhalten für x→ ±∞ untersuchen:

Für x → ±∞ ⇒ f(x)= - x 2 -4x -4 x 2 -3x = -1 - 4 x - 4 x 2 1 - 3 x -1 +0+0 1 +0 = -1 1 = -1

Mit f(x)= - ( x +2 ) 2 ( x +0 ) · ( x -3 ) sind also alle Bedingungen erfüllt

Bruchterm mit Asymptoten bestimmen

Beispiel:

Bestimme einen Funktionsterm (als Bruchterm) dessen Graph bei x= -3 eine senkrechte Asymptote ohne VZW (beides mal f(x) → -∞), bei y = 0 eine waagrechte Asymptote und eine Nullstelle in N(-6|0) besitzt.

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Zuerst der Nenner

Aufgrund der senkrechten Asymptote bei x=-3 (ohne VZW (beides mal f(x) → -∞)) muss der entsprechende Linearterm in den Nenner unserer gesuchten Funktion. Da kein Vorzeichenwechsel vorliegt, muss es eine doppelte Nullstelle sein, also:

? ( x +3 ) 2 = ? x 2 +6x +9

Nullstellen in den Zähler

Im Zähler müssen auf jeden Fall mal die Nullstellen berücksichtigt werden, also

? ⋅ ( x +6 ) x 2 +6x +9

Jetzt testen wir x +6 ( x +3 ) 2 auf die waagrechte Asymptote:

waagrechte Asymptoten

Um die waagrechte Asymtote zu ermitteln, wird in Zähler und Nenner die höchste x-Potenz des Nenners ausgeklammert:

Vorher sollte man allerdings noch ausmultiplizien.
x +6 ( x +3 ) 2 = x +6 x 2 +6x +9

x +6 x 2 +6x +9 = x 2 · ( 1 x + 6 x 2 ) x 2 · ( 1 + 6 x + 9 x 2 ) = 1 x + 6 x 2 1 + 6 x + 9 x 2

So können wir einfach das Verhalten für x→ ±∞ untersuchen:

Für x → ±∞ ⇒ f(x)= x +6 x 2 +6x +9 = 1 x + 6 x 2 1 + 6 x + 9 x 2 0+0 1 +0+0 = 0 1 = 0

Mit f(x)= -( x +6 ) ( x +3 ) 2 sind also alle Bedingungen erfüllt

waagrechte Asymptoten

Beispiel:

Bestimme das Verhalten der Funktion f mit f(x) = 1 x -1 + 4 x 2 für x → -∞ und für x → ∞.

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Für x → -∞ ⇒ f(x)= 1 x -1 + 4 x 2 0 -1 +0 -1

Für x → ∞ ⇒ f(x)= 1 x -1 + 4 x 2 0 -1 +0 -1

Die Funktion besitzt folglich eine waagrechte Asymptote bei y = -1 .

e-Fkt'n Verhalten → ∞

Beispiel:

Bestimme das Verhalten der Funktion f mit f(x) = 2 e -0,4x -4 für x → -∞ und für x → ∞.

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Für x → -∞ ⇒ f(x)= 2 e -0,4x -4 -4

Für x → ∞ ⇒ f(x)= 2 e -0,4x -4 0 -4 -4

Die Funktion besitzt folglich auf der rechten Seite (für x → ∞) eine waagrechte Asymptote bei y = -4 .