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 -15 "+0" -

Für x   x>2   2 + ⇒ f(x)= -2 x 2 - x -5 ( x -2 ) 2 -15 "+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) = 4 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)= 4 x +3 +4 "-0" -

Für x   x>-3   -3 + ⇒ f(x)= 4 x +3 +4 "+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) = -2x +1 x 2 -4x

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

x 2 -4x = 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
x2 = 4

also Definitionsmenge D=R\{0; 4 }

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

-2x +1 x 2 -4x = -2x +1 x · ( x -4 )

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

Für x   x<0   0 - ⇒ f(x)= -2x +1 x · ( x -4 ) +1 "-0" ⋅ (-4) = +1 "+0"

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

Die Funktion besitzt folglich eine senkrechte Asymptote bei x= 0 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)= -2x +1 x · ( x -4 ) -7 (+4) ⋅ "-0" = -7 "-0"

Für x   x>4   4 + ⇒ f(x)= -2x +1 x · ( x -4 ) -7 (+4) ⋅ "+0" = -7 "+0" -

Die Funktion besitzt folglich eine senkrechte Asymptote bei x= 4 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 -6 x 2 +2x

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

x 2 +2x = 0
x ( x +2 ) = 0

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

1. Fall:

x1 = 0

2. Fall:

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

also Definitionsmenge D=R\{ -2 ; 0}

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

-3x -6 x 2 +2x = -3x -6 x · ( x +2 )

Wir untersuchen das Verhalten für x → -2 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 +2) erkennen, die wir dann kürzen können:

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

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

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


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

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

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

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

Term mit Asymptoten bestimmen

Beispiel:

Bestimme einen Funktionsterm 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

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 = -3 eine waagrechte Asymptote und in N1(4|0) und N2(5|0) Nullstellen 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 -4 ) · ( x -5 ) ) x 2 -3x +2 = ?⋅ ( x 2 -9x +20 ) x 2 -3x +2

Jetzt testen wir x 2 -9x +20 ( x -2 ) · ( x -1 ) auf die waagrechte Asymptote:

Um die waagrechte Asymptote von 1 auf -3 zu bringen multiplizieren wir einfach den Zähler mit -3 und erhalten so:

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 -9x +20 ) ( x -2 ) · ( x -1 ) = -3 x 2 +27x -60 x 2 -3x +2

-3 x 2 +27x -60 x 2 -3x +2 = x 2 · ( -3 + 27 x - 60 x 2 ) x 2 · ( 1 - 3 x + 2 x 2 ) = -3 + 27 x - 60 x 2 1 - 3 x + 2 x 2

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

Für x → ±∞ ⇒ f(x)= -3 x 2 +27x -60 x 2 -3x +2 = -3 + 27 x - 60 x 2 1 - 3 x + 2 x 2 -3 +0+0 1 +0+0 = -3 1 = -3

Mit f(x)= -3( x 2 -9x +20 ) ( x -2 ) · ( x -1 ) sind also alle Bedingungen erfüllt

waagrechte Asymptoten

Beispiel:

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

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Für x → -∞ ⇒ f(x)= - 3 x -2 0 -2 -2

Für x → ∞ ⇒ f(x)= - 3 x -2 0 -2 -2

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

e-Fkt'n Verhalten → ∞

Beispiel:

Bestimme das Verhalten der Funktion f mit f(x) = -3 e 0,3x +4 für x → -∞ und für x → ∞.

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Für x → -∞ ⇒ f(x)= -3 e 0,3x +4 0 +4 4

Für x → ∞ ⇒ f(x)= -3 e 0,3x +4 - +4 -

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