Aufgabenbeispiele von Asymptoten

Durch Aktualisieren des Browsers (z.B. mit Taste F5) kann man neue Beispielaufgaben sehen


alle Asymptoten bestimmen

Beispiel:

Bestimme alle senkrechten Asymptoten (mit VZW) und waagrechten Asymptoten vom Graphen der Funktion f mit f(x) = -2 x 3 -5 x 2 -2x +3 ( x -1 ) · ( x -1 )

Lösung einblenden

senkrechte Asymptoten

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

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

also Definitionsmenge D=R\{ 1 }

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

-2 x 3 -5 x 2 -2x +3 ( x -1 ) · ( x -1 ) = -2 x 3 -5 x 2 -2x +3 ( x -1 ) 2

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

Für x ⟶   x<1   1 - ⇒ f(x)= -2 x 3 -5 x 2 -2x +3 ( x -1 ) 2 → -6 "+0" → -∞

Für x ⟶   x>1   1 + ⇒ f(x)= -2 x 3 -5 x 2 -2x +3 ( x -1 ) 2 → -6 "+0" → -∞

Die Funktion besitzt folglich eine senkrechte Asymptote bei x= 1 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 3 -5 x 2 -2x +3 ( x -1 ) · ( x -1 ) = -2 x 3 -5 x 2 -2x +3 x 2 -2x +1

-2 x 3 -5 x 2 -2x +3 x 2 -2x +1 = x 2 · ( -2x -5 - 2 x + 3 x 2 ) x 2 · ( 1 - 2 x + 1 x 2 ) = -2x -5 - 2 x + 3 x 2 1 - 2 x + 1 x 2

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

Für x → ±∞ ⇒ f(x)= -2 x 3 -5 x 2 -2x +3 x 2 -2x +1 = -2x -5 - 2 x + 3 x 2 1 - 2 x + 1 x 2 → -∞ -5 +0+0 1 +0+0 = -∞

Die Funktion besitzt folglich keine waagrechte Asymptote.

senkrechte Asymptote (einfach)

Beispiel:

Bestimme alle senkrechten Asymptoten (mit VZW) von der Funktion f mit f(x) = 5x -1 e 4x - e x

Lösung einblenden

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

e 4x - e x = 0
( e 3x -1 ) · e x = 0

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

1. Fall:

e 3x -1 = 0 | +1
e 3x = 1 |ln(⋅)
3x = 0 |:3
x1 = 0 ≈ 0

2. Fall:

e x = 0

Diese Gleichung hat keine Lösung!

also Definitionsmenge D=R\{0}

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

5x -1 e 4x - e x = 5x -1 ( e 3x -1 ) · e x

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

Für x ⟶   x<0   0 - ⇒ f(x)= 5x -1 ( e 3x -1 ) · e x → -1 "-0" ⋅ (+1) = -1 "-0" → ∞

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

Lösung einblenden

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

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 }

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

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

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

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

Lösung einblenden

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

-x -5 = 0 | +5
-x = 5 |:(-1 )
x = -5

also Definitionsmenge D=R\{ -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:

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

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

Die Funktion besitzt folglich eine hebbare Definitionslücke (Loch) L(-5 | 2 )


Term mit Asymptoten bestimmen

Beispiel:

Bestimme einen Funktionsterm dessen Graph bei x1 = -3 und bei x2 = -4 jeweils eine senkrechte Asymptote, bei y = -1 eine waagrechte Asymptote und in N1(-2|0) und N2(-5|0) Nullstellen besitzt.

Lösung einblenden

Zuerst der Nenner

Aufgrund der senkrechten Asymptoten bei x1=-3 und x2=-4 müssen die entsprechenden Linearterme in den Nenner unserer gesuchten Funktion, also:

? ( x +3 ) · ( x +4 ) = ? x 2 +7x +12

Nullstellen in den Zähler

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

? ⋅ ( ( x +2 ) · ( x +5 ) ) x 2 +7x +12 = ?⋅ ( x 2 +7x +10 ) x 2 +7x +12

Jetzt testen wir x 2 +7x +10 ( x +3 ) · ( x +4 ) auf die waagrechte Asymptote:

Um die waagrechte Asymptote von 1 auf -1 zu bringen multiplizieren wir einfach den Zähler mit -1 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.
-( x 2 +7x +10 ) ( x +3 ) · ( x +4 ) = - x 2 -7x -10 x 2 +7x +12

- x 2 -7x -10 x 2 +7x +12 = x 2 · ( -1 - 7 x - 10 x 2 ) x 2 · ( 1 + 7 x + 12 x 2 ) = -1 - 7 x - 10 x 2 1 + 7 x + 12 x 2

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

Für x → ±∞ ⇒ f(x)= - x 2 -7x -10 x 2 +7x +12 = -1 - 7 x - 10 x 2 1 + 7 x + 12 x 2 → -1 +0+0 1 +0+0 = -1 1 = -1

Mit f(x)= -( x 2 +7x +10 ) ( x +3 ) · ( 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 = -1 jeweils eine senkrechte Asymptote, bei y = -3 eine waagrechte Asymptote und in N1(-2|0) und N2(-5|0) Nullstellen besitzt.

Lösung einblenden

Zuerst der Nenner

Aufgrund der senkrechten Asymptoten bei x1=-3 und x2=-1 müssen die entsprechenden Linearterme in den Nenner unserer gesuchten Funktion, also:

? ( x +3 ) · ( x +1 ) = ? x 2 +4x +3

Nullstellen in den Zähler

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

? ⋅ ( ( x +2 ) · ( x +5 ) ) x 2 +4x +3 = ?⋅ ( x 2 +7x +10 ) x 2 +4x +3

Jetzt testen wir x 2 +7x +10 ( x +3 ) · ( 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 +7x +10 ) ( x +3 ) · ( x +1 ) = -3 x 2 -21x -30 x 2 +4x +3

-3 x 2 -21x -30 x 2 +4x +3 = x 2 · ( -3 - 21 x - 30 x 2 ) x 2 · ( 1 + 4 x + 3 x 2 ) = -3 - 21 x - 30 x 2 1 + 4 x + 3 x 2

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

Für x → ±∞ ⇒ f(x)= -3 x 2 -21x -30 x 2 +4x +3 = -3 - 21 x - 30 x 2 1 + 4 x + 3 x 2 → -3 +0+0 1 +0+0 = -3 1 = -3

Mit f(x)= -3( x 2 +7x +10 ) ( x +3 ) · ( x +1 ) sind also alle Bedingungen erfüllt

waagrechte Asymptoten

Beispiel:

Bestimme das Verhalten der Funktion f mit f(x) = - 4 x 3 -1 für x → -∞ und für x → ∞.

Lösung einblenden

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

Für x → ∞ ⇒ f(x)= - 4 x 3 -1 → 0 -1 → -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) = -4 + e 0,5x -5 x 2 für x → -∞ und für x → ∞.

Lösung einblenden

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

Für x → ∞ ⇒ f(x)= -4 + e 0,5x -5 x 2 → -4 + ∞ -∞ → -4 - ∞ → -∞ e 0,5x -5 x 2 → -∞ : ( Der Exponentialterm im Zähler wächst sehr viel schneller gegen ∞ bzw. gegen 0 als der Nenner und setzt sich deswegen durch)

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