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) = 3 ( x +3 ) · ( 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 +3 ) · ( x -2 ) = 0

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

1. Fall:

x +3 = 0 | -3
x1 = -3

2. Fall:

x -2 = 0 | +2
x2 = 2

also Definitionsmenge D=R\{ -3 ; 2 }

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

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

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

Die Funktion besitzt folglich eine senkrechte Asymptote bei x= -3 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)= 3 ( x +3 ) · ( x -2 ) +3 (+5) ⋅ "-0" = +3 "-0" -

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

Vorher sollte man allerdings noch ausmultiplizien.
3 ( x +3 ) · ( x -2 ) = 3 x 2 + x -6

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

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

Für x → ±∞ ⇒ f(x)= 3 x 2 + x -6 = 3 x 2 1 + 1 x - 6 x 2 0 1 +0+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) = -4 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)= -4 3 - x -4 "+0" -

Für x   x>3   3 + ⇒ f(x)= -4 3 - x -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) = 3 x 2 -6x +8

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

x 2 -6x +8 = 0

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

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

x1,2 = +6 ± ( -6 ) 2 -4 · 1 · 8 21

x1,2 = +6 ± 36 -32 2

x1,2 = +6 ± 4 2

x1 = 6 + 4 2 = 6 +2 2 = 8 2 = 4

x2 = 6 - 4 2 = 6 -2 2 = 4 2 = 2

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 = ( -3 ) 2 - 8 = 9 - 8 = 1

x1,2 = 3 ± 1

x1 = 3 - 1 = 2

x2 = 3 + 1 = 4

also Definitionsmenge D=R\{ 2 ; 4 }

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

3 x 2 -6x +8 = 3 ( x -4 ) · ( x -2 )

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

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

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

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

Für x   x>4   4 + ⇒ f(x)= 3 ( x -4 ) · ( x -2 ) +3 "+0" ⋅ (+2) = +3 "+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 = 3 jeweils eine senkrechte Asymptote, bei y = -1 eine waagrechte Asymptote und in N1(-3|0) und N2(-2|0) Nullstellen besitzt.

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Zuerst der Nenner

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

? ( x +0 ) · ( x -3 ) = ? x 2 -3x

Nullstellen in den Zähler

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

? ⋅ ( ( x +3 ) · ( x +2 ) ) x 2 -3x = ?⋅ ( x 2 +5x +6 ) x 2 -3x

Jetzt testen wir x 2 +5x +6 ( x +0 ) · ( x -3 ) 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 +5x +6 ) ( x +0 ) · ( x -3 ) = - x 2 -5x -6 x 2 -3x

- x 2 -5x -6 x 2 -3x = x 2 · ( -1 - 5 x - 6 x 2 ) x 2 · ( 1 - 3 x ) = -1 - 5 x - 6 x 2 1 - 3 x

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

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

Mit f(x)= -( x 2 +5x +6 ) ( x +0 ) · ( x -3 ) sind also alle Bedingungen erfüllt

Bruchterm mit Asymptoten bestimmen

Beispiel:

Bestimme einen Funktionsterm (als Bruchterm) dessen Graph bei x1 = 2 und bei x2 = 5 jeweils eine senkrechte Asymptote, bei y = 0 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=5 müssen die entsprechenden Linearterme in den Nenner unserer gesuchten Funktion, also:

? ( x -2 ) · ( x -5 ) = ? x 2 -7x +10

Nullstellen in den Zähler

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

? ⋅ ( x -1 ) x 2 -7x +10

Jetzt testen wir x -1 ( x -2 ) · ( x -5 ) 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 -1 ( x -2 ) · ( x -5 ) = x -1 x 2 -7x +10

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

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

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

Mit f(x)= x -1 ( x -2 ) · ( x -5 ) sind also alle Bedingungen erfüllt

waagrechte Asymptoten

Beispiel:

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

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Für x → -∞ ⇒ f(x)= 2 x 2 -3 0 -3 -3

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

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

Die Funktion besitzt folglich auf der linken Seite (für x → -∞) eine waagrechte Asymptote bei y = 2 .