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) = 3x +2 x 2 +4x

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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 +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\{ -4 ; 0}

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

3x +2 x 2 +4x = 3x +2 x · ( x +4 )

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

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

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

Für x   x>0   0 + ⇒ f(x)= 3x +2 x · ( x +4 ) +2 "+0" ⋅ (+4) = +2 "+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:

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

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

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

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

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

also Definitionsmenge D=R\{ 5 }

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

Für x   x<5   5 - ⇒ f(x)= 2 -5 + x +2 "-0" -

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

Die Funktion besitzt folglich eine senkrechte Asymptote bei x= 5 mit einem VZW von - nach +

senkrechte Asymptoten

Beispiel:

Bestimme alle senkrechten Asymptoten (mit VZW) von der Funktion f mit f(x) = -4x +3 ( 2 - x ) · ( x +1 )

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

( 2 - x ) · ( x +1 ) = 0
( -x +2 ) · ( x +1 ) = 0

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

1. Fall:

-x +2 = 0 | -2
-x = -2 |:(-1 )
x1 = 2

2. Fall:

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

also Definitionsmenge D=R\{ -1 ; 2 }

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

Für x   x<-1   -1 - ⇒ f(x)= -4x +3 ( 2 - x ) · ( x +1 ) +7 (+3) ⋅ "-0" = +7 "-0" -

Für x   x>-1   -1 + ⇒ f(x)= -4x +3 ( 2 - x ) · ( x +1 ) +7 (+3) ⋅ "+0" = +7 "+0"

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

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

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

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

Die Funktion besitzt folglich eine senkrechte Asymptote bei x= 2 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 +3 ) · ( x +4 ) 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)= ( x +3 ) · ( x +4 ) x +1 +6 "-0" -

Für x   x>-1   -1 + ⇒ f(x)= ( x +3 ) · ( x +4 ) x +1 +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 = -2 und bei x2 = -4 jeweils eine senkrechte Asymptote, bei y = -2 eine waagrechte Asymptote und in N1(-5|0) und N2(1|0) Nullstellen 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 +5 ) · ( x -1 ) ) x 2 +6x +8 = ?⋅ ( x 2 +4x -5 ) x 2 +6x +8

Jetzt testen wir x 2 +4x -5 ( x +2 ) · ( x +4 ) auf die waagrechte Asymptote:

Um die waagrechte Asymptote von 1 auf -2 zu bringen multiplizieren wir einfach den Zähler mit -2 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.
-2( x 2 +4x -5 ) ( x +2 ) · ( x +4 ) = -2 x 2 -8x +10 x 2 +6x +8

-2 x 2 -8x +10 x 2 +6x +8 = x 2 · ( -2 - 8 x + 10 x 2 ) x 2 · ( 1 + 6 x + 8 x 2 ) = -2 - 8 x + 10 x 2 1 + 6 x + 8 x 2

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

Für x → ±∞ ⇒ f(x)= -2 x 2 -8x +10 x 2 +6x +8 = -2 - 8 x + 10 x 2 1 + 6 x + 8 x 2 -2 +0+0 1 +0+0 = -2 1 = -2

Mit f(x)= -2( x 2 +4x -5 ) ( x +2 ) · ( x +4 ) sind also alle Bedingungen erfüllt

Bruchterm mit Asymptoten bestimmen

Beispiel:

Bestimme einen Funktionsterm (als Bruchterm) dessen Graph bei x1 = 3 und bei x2 = 0 jeweils eine senkrechte Asymptote, bei y = 0 eine waagrechte Asymptote und eine Nullstelle in N(6|0) besitzt.

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Zuerst der Nenner

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

? ( x -3 ) · ( x +0 ) = ? x 2 -3x

Nullstellen in den Zähler

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

? ⋅ ( x -6 ) x 2 -3x

Jetzt testen wir x -6 ( x -3 ) · ( x +0 ) 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 ) · ( x +0 ) = x -6 x 2 -3x

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

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

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

Mit f(x)= x -6 ( x -3 ) · ( x +0 ) sind also alle Bedingungen erfüllt

waagrechte Asymptoten

Beispiel:

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

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Für x → -∞ ⇒ f(x)= e 0,3x +3 0 +3 3

Für x → ∞ ⇒ f(x)= e 0,3x +3 +3

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

e-Fkt'n Verhalten → ∞

Beispiel:

Bestimme das Verhalten der Funktion f mit f(x) = 1 + x 2 · e -0,4x für x → -∞ und für x → ∞.

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

Für x → ∞ ⇒ f(x)= 1 + x 2 · e -0,4x 1 + · 0 1 +0 1 x 2 · e -0,4x 0: ( Der Exponentialterm im zweiten Faktor wächst sehr viel schneller gegen 0 als der erste Faktor gegen und setzt sich deswegen durch)

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