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

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senkrechte Asymptoten

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

( -3 - x ) ( x -4 ) = 0
( -x -3 ) ( x -4 ) = 0

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

1. Fall:

-x -3 = 0 | +3
-x = 3 |:(-1 )
x1 = -3

2. Fall:

x -4 = 0 | +4
x2 = 4

also Definitionsmenge D=R\{ -3 ; 4 }

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

Für x   x<-3   -3 - ⇒ f(x)= 4 x 2 -3x +4 ( -3 - x ) ( x -4 ) +49 "+0" ⋅ (-7) = +49 "-0" -

Für x   x>-3   -3 + ⇒ f(x)= 4 x 2 -3x +4 ( -3 - x ) ( x -4 ) +49 "-0" ⋅ (-7) = +49 "+0"

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

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

Für x   x<4   4 - ⇒ f(x)= 4 x 2 -3x +4 ( -3 - x ) ( x -4 ) +56 (-7) ⋅ "-0" = +56 "+0"

Für x   x>4   4 + ⇒ f(x)= 4 x 2 -3x +4 ( -3 - x ) ( x -4 ) +56 (-7) ⋅ "+0" = +56 "-0" -

Die Funktion besitzt folglich eine senkrechte Asymptote bei x= 4 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.
4 x 2 -3x +4 ( -3 - x ) ( x -4 ) = 4 x 2 -3x +4 - x 2 + x +12

4 x 2 -3x +4 - x 2 + x +12 = x 2 · ( 4 - 3 x + 4 x 2 ) x 2 · ( -1 + 1 x + 12 x 2 ) = 4 - 3 x + 4 x 2 -1 + 1 x + 12 x 2

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

Für x → ±∞ ⇒ f(x)= 4 x 2 -3x +4 - x 2 + x +12 = 4 - 3 x + 4 x 2 -1 + 1 x + 12 x 2 4 +0+0 -1 +0+0 = 4 -1 = -4

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

senkrechte Asymptote (einfach)

Beispiel:

Bestimme alle senkrechten Asymptoten (mit VZW) von der Funktion f mit f(x) = 4x +4 x

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

x = 0

also Definitionsmenge D=R\{0}

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

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

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

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

senkrechte Asymptoten

Beispiel:

Bestimme alle senkrechten Asymptoten (mit VZW) von der Funktion f mit f(x) = 4 ( 5 + x ) ( x -3 )

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

( 5 + x ) ( x -3 ) = 0
( x +5 ) ( x -3 ) = 0

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

1. Fall:

x +5 = 0 | -5
x1 = -5

2. Fall:

x -3 = 0 | +3
x2 = 3

also Definitionsmenge D=R\{ -5 ; 3 }

Wir untersuchen nun das Verhalten für x → -5 (von links und von rechts)

Für x   x<-5   -5 - ⇒ f(x)= 4 ( 5 + x ) ( x -3 ) +4 "-0" ⋅ (-8) = +4 "+0"

Für x   x>-5   -5 + ⇒ f(x)= 4 ( 5 + x ) ( x -3 ) +4 "+0" ⋅ (-8) = +4 "-0" -

Die Funktion besitzt folglich eine senkrechte Asymptote bei x= -5 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)= 4 ( 5 + x ) ( x -3 ) +4 (+8) ⋅ "-0" = +4 "-0" -

Für x   x>3   3 + ⇒ f(x)= 4 ( 5 + x ) ( x -3 ) +4 (+8) ⋅ "+0" = +4 "+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) = -3x +3 x 2 -1

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

x 2 -1 = 0 | +1
x 2 = 1 | 2
x1 = - 1 = -1
x2 = 1 = 1

also Definitionsmenge D=R\{ -1 ; 1 }

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

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

Wir untersuchen das Verhalten für x → 1 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 -1) erkennen, die wir dann kürzen können:

-3x +3 ( x +1 ) · ( x -1 ) = -3x +3 ( x +1 ) · ( x -1 ) = -3 ( x +1 ) · 1

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

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


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

Für x   x<-1   -1 - ⇒ f(x)= -3x +3 ( x +1 ) · ( x -1 ) +6 "-0" ⋅ (-2) = +6 "+0"

Für x   x>-1   -1 + ⇒ f(x)= -3x +3 ( x +1 ) · ( x -1 ) +6 "+0" ⋅ (-2) = +6 "-0" -

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

Term mit Asymptoten bestimmen

Beispiel:

Bestimme einen Funktionsterm dessen Graph bei x1 = -1 und bei x2 = -4 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=-1 und x2=-4 müssen die entsprechenden Linearterme in den Nenner unserer gesuchten Funktion, also:

? ( x +1 ) · ( x +4 ) = ? x 2 +5x +4

Nullstellen in den Zähler

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

? ⋅ ( x +2 ) x 2 +5x +4

Jetzt testen wir x +2 ( x +1 ) · ( 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 -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 +1 ) · ( x +4 ) = - x 2 -4x -4 x 2 +5x +4

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

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

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

Mit f(x)= - ( x +2 ) 2 ( x +1 ) · ( 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 = -1 jeweils eine senkrechte Asymptote, bei y = -1 eine waagrechte Asymptote und eine Nullstelle in N(-3|0) besitzt.

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Zuerst der Nenner

Aufgrund der senkrechten Asymptoten bei x1=-2 und x2=-1 müssen die entsprechenden Linearterme in den Nenner unserer gesuchten Funktion, also:

? ( x +2 ) · ( x +1 ) = ? x 2 +3x +2

Nullstellen in den Zähler

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

? ⋅ ( x +3 ) x 2 +3x +2

Jetzt testen wir x +3 ( x +2 ) · ( x +1 ) 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 +3 ) 2 ( x +2 ) · ( x +1 ) = - x 2 -6x -9 x 2 +3x +2

- x 2 -6x -9 x 2 +3x +2 = x 2 · ( -1 - 6 x - 9 x 2 ) x 2 · ( 1 + 3 x + 2 x 2 ) = -1 - 6 x - 9 x 2 1 + 3 x + 2 x 2

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

Für x → ±∞ ⇒ f(x)= - x 2 -6x -9 x 2 +3x +2 = -1 - 6 x - 9 x 2 1 + 3 x + 2 x 2 -1 +0+0 1 +0+0 = -1 1 = -1

Mit f(x)= - ( x +3 ) 2 ( x +2 ) · ( x +1 ) sind also alle Bedingungen erfüllt

waagrechte Asymptoten

Beispiel:

Bestimme das Verhalten der Funktion f mit f(x) = 3 x 3 +5 + 4 x 2 für x → -∞ und für x → ∞.

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Für x → -∞ ⇒ f(x)= 3 x 3 +5 + 4 x 2 0 +5 +0 5

Für x → ∞ ⇒ f(x)= 3 x 3 +5 + 4 x 2 0 +5 +0 5

Die Funktion besitzt folglich eine waagrechte Asymptote bei y = 5 .

e-Fkt'n Verhalten → ∞

Beispiel:

Bestimme das Verhalten der Funktion f mit f(x) = -3 + x · e 0,1x für x → -∞ und für x → ∞.

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Für x → -∞ ⇒ f(x)= -3 + x · e 0,1x -3 - · 0 -3 +0 -3 x · e 0,1x 0: ( Der Exponentialterm im zweiten Faktor wächst sehr viel schneller gegen 0 als der erste Faktor gegen - und setzt sich deswegen durch)

Für x → ∞ ⇒ f(x)= -3 + x · e 0,1x -3 + · -3 +

Die Funktion besitzt folglich auf der linken Seite (für x → -∞) eine waagrechte Asymptote bei y = -3 .