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 -2x

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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 -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\{0; 2 }

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

-2 x 2 -2x = -2 x · ( x -2 )

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

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

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

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

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

Die Funktion besitzt folglich eine senkrechte Asymptote bei x= 2 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:

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

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

Für x → ±∞ ⇒ f(x)= -2 x 2 -2x = - 2 x 2 1 - 2 x 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) = -4x +5 -3 - x

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

-3 - x = 0
-x -3 = 0 | +3
-x = 3 |:(-1 )
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)= -4x +5 -3 - x +17 "+0"

Für x   x>-3   -3 + ⇒ f(x)= -4x +5 -3 - x +17 "-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) = 4 x 2 +3x -2 x 2 -7x +12

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

x 2 -7x +12 = 0

Lösen mit der a-b-c-Formel (Mitternachtsformel):

eingesetzt in x1,2 = - b ± b 2 -4a · c 2a ergibt:

x1,2 = +7 ± ( -7 ) 2 -4 · 1 · 12 21

x1,2 = +7 ± 49 -48 2

x1,2 = +7 ± 1 2

x1 = 7 + 1 2 = 7 +1 2 = 8 2 = 4

x2 = 7 - 1 2 = 7 -1 2 = 6 2 = 3

Lösen mit der p-q-Formel (x² + px + q = 0):

vor dem Einsetzen in x1,2 = - p 2 ± ( p 2 ) 2 - q
berechnen wir zuerst die Diskriminante D = ( p 2 ) 2 - q :

D = ( - 7 2 ) 2 - 12 = 49 4 - 12 = 49 4 - 48 4 = 1 4

x1,2 = 7 2 ± 1 4

x1 = 7 2 - 1 2 = 6 2 = 3

x2 = 7 2 + 1 2 = 8 2 = 4

also Definitionsmenge D=R\{ 3 ; 4 }

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

4 x 2 +3x -2 x 2 -7x +12 = 4 x 2 +3x -2 ( x -4 ) · ( x -3 )

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

Für x   x<3   3 - ⇒ f(x)= 4 x 2 +3x -2 ( x -4 ) · ( x -3 ) +43 (-1) ⋅ "-0" = +43 "+0"

Für x   x>3   3 + ⇒ f(x)= 4 x 2 +3x -2 ( x -4 ) · ( x -3 ) +43 (-1) ⋅ "+0" = +43 "-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 -2 ( x -4 ) · ( x -3 ) +74 "-0" ⋅ (+1) = +74 "-0" -

Für x   x>4   4 + ⇒ f(x)= 4 x 2 +3x -2 ( x -4 ) · ( x -3 ) +74 "+0" ⋅ (+1) = +74 "+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) = -2x +2 x 2 - x

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

x 2 - x = 0
x · ( x -1 ) = 0

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

1. Fall:

x1 = 0

2. Fall:

x -1 = 0 | +1
x2 = 1

also Definitionsmenge D=R\{0; 1 }

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

-2x +2 x 2 - x = -2x +2 x · ( 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:

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

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

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


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

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

Für x   x>0   0 + ⇒ f(x)= -2x +2 x · ( x -1 ) +2 "+0" ⋅ (-1) = +2 "-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 = 0 und bei x2 = 2 jeweils eine senkrechte Asymptote, bei y = 0 eine waagrechte Asymptote und keine Nullstelle besitzt.

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Zuerst der Nenner

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

? ( x +0 ) · ( x -2 ) = ? x 2 -2x

Nullstellen in den Zähler

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

? ⋅ ( 1 ) x 2 -2x

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

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

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

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

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

Bruchterm mit Asymptoten bestimmen

Beispiel:

Bestimme einen Funktionsterm (als Bruchterm) dessen Graph bei x1 = 3 und bei x2 = 4 jeweils eine senkrechte Asymptote, bei y = -3 eine waagrechte Asymptote und in N1(6|0) und N2(2|0) Nullstellen besitzt.

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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 -6 ) · ( x -2 ) ) x 2 -7x +12 = ?⋅ ( x 2 -8x +12 ) x 2 -7x +12

Jetzt testen wir x 2 -8x +12 ( x -3 ) · ( x -4 ) 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 -8x +12 ) ( x -3 ) · ( x -4 ) = -3 x 2 +24x -36 x 2 -7x +12

-3 x 2 +24x -36 x 2 -7x +12 = x 2 · ( -3 + 24 x - 36 x 2 ) x 2 · ( 1 - 7 x + 12 x 2 ) = -3 + 24 x - 36 x 2 1 - 7 x + 12 x 2

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

Für x → ±∞ ⇒ f(x)= -3 x 2 +24x -36 x 2 -7x +12 = -3 + 24 x - 36 x 2 1 - 7 x + 12 x 2 -3 +0+0 1 +0+0 = -3 1 = -3

Mit f(x)= -3( x 2 -8x +12 ) ( x -3 ) · ( x -4 ) sind also alle Bedingungen erfüllt

waagrechte Asymptoten

Beispiel:

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

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Für x → -∞ ⇒ f(x)= - 5 x 3 +3 0 +3 3

Für x → ∞ ⇒ f(x)= - 5 x 3 +3 0 +3 3

Die Funktion besitzt folglich eine waagrechte Asymptote bei y = 3 .

e-Fkt'n Verhalten → ∞

Beispiel:

Bestimme das Verhalten der Funktion f mit f(x) = -5x · e -0,3x für x → -∞ und für x → ∞.

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Für x → -∞ ⇒ f(x)= -5x · e -0,3x ·

Für x → ∞ ⇒ f(x)= -5x · e -0,3x - · 0 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 = 0 (x-Achse).