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) = -2 x 2 + x -5 ( x -2 ) · ( x -2 )

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senkrechte Asymptoten

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

( x -2 ) · ( x -2 ) = 0
( x -2 ) 2 = 0 | ⋅2
x -2 = 0
x -2 = 0 | +2
x = 2

also Definitionsmenge D=R\{ 2 }

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

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

Wir untersuchen nun das Verhalten für x → 2 (von links und von rechts)

Für x ⟶   x<2   2 - ⇒ f(x)= -2 x 2 + x -5 ( x -2 ) 2 → -11 "+0" → -∞

Für x ⟶   x>2   2 + ⇒ f(x)= -2 x 2 + x -5 ( x -2 ) 2 → -11 "+0" → -∞

Die Funktion besitzt folglich eine senkrechte Asymptote bei x= 2 ohne VZW (beides - )

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

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

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

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

Die Funktion besitzt folglich eine waagrechte Asymptote bei y = -2 .

senkrechte Asymptote (einfach)

Beispiel:

Bestimme alle senkrechten Asymptoten (mit VZW) von der Funktion f mit f(x) = -3 x +1

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

x +1 = 0 | -1
x = -1

also Definitionsmenge D=R\{ -1 }

Wir untersuchen nun das Verhalten für x → -1 (von links und von rechts)

Für x ⟶   x<-1   -1 - ⇒ f(x)= -3 x +1 → -3 "-0" → ∞

Für x ⟶   x>-1   -1 + ⇒ f(x)= -3 x +1 → -3 "+0" → -∞

Die Funktion besitzt folglich eine senkrechte Asymptote bei x= -1 mit einem VZW von + nach -

senkrechte Asymptoten

Beispiel:

Bestimme alle senkrechten Asymptoten (mit VZW) von der Funktion f mit f(x) = -2 x 2 -4x -4 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:

-2 x 2 -4x -4 x 2 -9 = -2 x 2 -4x -4 ( x +3 ) · ( x -3 )

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

Für x ⟶   x<-3   -3 - ⇒ f(x)= -2 x 2 -4x -4 ( x +3 ) · ( x -3 ) → -10 "-0" ⋅ (-6) = -10 "+0" → -∞

Für x ⟶   x>-3   -3 + ⇒ f(x)= -2 x 2 -4x -4 ( x +3 ) · ( x -3 ) → -10 "+0" ⋅ (-6) = -10 "-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)= -2 x 2 -4x -4 ( x +3 ) · ( x -3 ) → -34 (+6) ⋅ "-0" = -34 "-0" → ∞

Für x ⟶   x>3   3 + ⇒ f(x)= -2 x 2 -4x -4 ( x +3 ) · ( x -3 ) → -34 (+6) ⋅ "+0" = -34 "+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) = 2x -10 ( x -3 ) · ( x -5 )

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

( x -3 ) · ( x -5 ) = 0

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

1. Fall:

x -3 = 0 | +3
x1 = 3

2. Fall:

x -5 = 0 | +5
x2 = 5

also Definitionsmenge D=R\{ 3 ; 5 }

Wir untersuchen das Verhalten für x → 5 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 -5) erkennen, die wir dann kürzen können:

2x -10 ( x -3 ) · ( x -5 ) = 2x -10 ( x -3 ) · ( x -5 ) = 2 x -3

Für x → 5 ⇒ f(x)= 2x -10 ( x -3 ) · ( x -5 ) = 2 x -3 → 2 5 -3 = 1

Die Funktion besitzt folglich eine hebbare Definitionslücke (Loch) L(5 | 1 )


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

Für x ⟶   x<3   3 - ⇒ f(x)= 2x -10 ( x -3 ) · ( x -5 ) → -4 "-0" ⋅ (-2) = -4 "+0" → -∞

Für x ⟶   x>3   3 + ⇒ f(x)= 2x -10 ( x -3 ) · ( x -5 ) → -4 "+0" ⋅ (-2) = -4 "-0" → ∞

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

Term mit Asymptoten bestimmen

Beispiel:

Bestimme einen Funktionsterm dessen Graph bei x1 = -2 und bei x2 = -4 jeweils eine senkrechte Asymptote, bei y = -3 eine waagrechte Asymptote und eine Nullstelle in N(0|0) besitzt.

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Zuerst der Nenner

Aufgrund der senkrechten Asymptoten bei x1=-2 und x2=-4 müssen die entsprechenden Linearterme in den Nenner unserer gesuchten Funktion, also:

? ( x +2 ) · ( x +4 ) = ? x 2 +6x +8

Nullstellen in den Zähler

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

? ⋅ ( x +0 ) x 2 +6x +8 = ?⋅ ( x ) x 2 +6x +8

Jetzt testen wir x ( x +2 ) · ( x +4 ) 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 -3 zu bringen, quadrieren wir einfach den Linearterm des Zählers und geben im als Koeffizient -3. 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.
-3 x 2 ( x +2 ) · ( x +4 ) = -3 x 2 x 2 +6x +8

-3 x 2 x 2 +6x +8 = x 2 · ( -3 ) x 2 · ( 1 + 6 x + 8 x 2 ) = -3 1 + 6 x + 8 x 2

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

Für x → ±∞ ⇒ f(x)= -3 x 2 x 2 +6x +8 = -3 1 + 6 x + 8 x 2 → -3 1 +0+0 = -3 1 = -3

Mit f(x)= -3 x 2 ( x +2 ) · ( x +4 ) sind also alle Bedingungen erfüllt

Bruchterm mit Asymptoten bestimmen

Beispiel:

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

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Zuerst der Nenner

Aufgrund der senkrechten Asymptoten bei x1=2 und x2=0 müssen die entsprechenden Linearterme in den Nenner unserer gesuchten Funktion, also:

? ( x -2 ) · ( x +0 ) = ? x 2 -2x

Nullstellen in den Zähler

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

? ⋅ ( x -1 ) x 2 -2x

Jetzt testen wir x -1 ( x -2 ) · ( x +0 ) 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 -1 ) 2 ( x -2 ) · ( x +0 ) = - x 2 +2x -1 x 2 -2x

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

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

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

Mit f(x)= - ( x -1 ) 2 ( x -2 ) · ( x +0 ) sind also alle Bedingungen erfüllt

waagrechte Asymptoten

Beispiel:

Bestimme das Verhalten der Funktion f mit f(x) = - 5 x 2 -4 für x → -∞ und für x → ∞.

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

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

Die Funktion besitzt folglich eine waagrechte Asymptote bei y = -4 .

e-Fkt'n Verhalten → ∞

Beispiel:

Bestimme das Verhalten der Funktion f mit f(x) = 4 e -0,4x +1 für x → -∞ und für x → ∞.

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

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

Die Funktion besitzt folglich auf der rechten Seite (für x → ∞) eine waagrechte Asymptote bei y = 1 .