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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 ( 2 - x ) · ( x -3 )

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senkrechte Asymptoten

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

( 2 - x ) · ( x -3 ) = 0
( -x +2 ) · ( x -3 ) = 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 -3 = 0 | +3
x2 = 3

also Definitionsmenge D=R\{ 2 ; 3 }

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

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

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

Die Funktion besitzt folglich eine senkrechte Asymptote bei x= 2 mit einem VZW von + nach -

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

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

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

Die Funktion besitzt folglich eine senkrechte Asymptote bei x= 3 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.
-2 ( 2 - x ) · ( x -3 ) = -2 - x 2 +5x -6

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

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

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

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

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

also Definitionsmenge D=R\{ -2 }

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

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

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

Die Funktion besitzt folglich eine senkrechte Asymptote bei x= -2 mit einem VZW von - nach +

senkrechte Asymptoten

Beispiel:

Bestimme alle senkrechten Asymptoten (mit VZW) von der Funktion f mit f(x) = -2 x 2 - x -5 e 2x - e x

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

e 2x - e x = 0
( e x -1 ) · e x = 0

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

1. Fall:

e x -1 = 0 | +1
e x = 1 |ln(⋅)
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:

-2 x 2 - x -5 e 2x - e x = -2 x 2 - x -5 ( e x -1 ) · e x

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

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

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

Die Funktion besitzt folglich eine senkrechte Asymptote bei x= 0 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 -2 ) · ( x -4 ) 3x -12

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

3x -12 = 0 | +12
3x = 12 |:3
x = 4

also Definitionsmenge D=R\{ 4 }

Wir untersuchen das Verhalten für x → 4 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 -4) erkennen, die wir dann kürzen können:

( x -2 ) · ( x -4 ) 3x -12 = ( x -2 ) · ( x -4 ) 3x -12 = 1 3 ( x -2 )

Für x → 4 ⇒ f(x)= ( x -2 ) · ( x -4 ) 3x -12 = 1 3 ( x -2 ) 1 3 ( 4 -2 ) = 2 3

Die Funktion besitzt folglich eine hebbare Definitionslücke (Loch) L(4 | 2 3 )


Term mit Asymptoten bestimmen

Beispiel:

Bestimme einen Funktionsterm dessen Graph bei x= -1 eine senkrechte Asymptote mit einem VZW von - nach +, bei y = 0 eine waagrechte Asymptote und keine Nullstelle besitzt.

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Zuerst der Nenner

Aufgrund der senkrechten Asymptote bei x=-1 (mit einem VZW von - nach +) muss der entsprechende Linearterm in den Nenner unserer gesuchten Funktion, also:

? x +1

Wenn wir den Zähler auf 1 setzen, also f(x)= 1 x +1 , passen bereits die Definitionslücke bei x = -1 und die fehlenden Nullstellen. Auch die waagrechte Asymptote bei y=0 passt:

waagrechte Asymptoten

Um die waagrechte Asymtote zu ermitteln, wird in Zähler und Nenner die höchste x-Potenz des Nenners ausgeklammert:

1 x +1 = x · 1 x x · ( 1 + 1 x ) = 1 x 1 + 1 x

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

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

Vorzeichenwechsel (VZW)

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

Für x   x>-1   -1+ ⇒ f(x)= 1 x +1 +1 "+0"

Mit f(x)= 1 x +1 sind also alle Bedingungen erfüllt

Bruchterm mit Asymptoten bestimmen

Beispiel:

Bestimme einen Funktionsterm (als Bruchterm) dessen Graph bei x= 0 eine senkrechte Asymptote mit einem VZW von + nach -, bei y = 0 eine waagrechte Asymptote und keine Nullstelle besitzt.

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Zuerst der Nenner

Aufgrund der senkrechten Asymptote bei x=0 (mit einem VZW von + nach -) muss der entsprechende Linearterm in den Nenner unserer gesuchten Funktion, also:

? x +0 = ? x

Wenn wir den Zähler auf 1 setzen, also f(x)= 1 x +0 , passen bereits die Definitionslücke bei x = 0 und die fehlenden Nullstellen. Auch die waagrechte Asymptote bei y=0 passt:

waagrechte Asymptoten

Um die waagrechte Asymtote zu ermitteln, wird in Zähler und Nenner die höchste x-Potenz des Nenners ausgeklammert:

1 x +0 = x · 1 x x · 1 = 1 x 1

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

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

Vorzeichenwechsel (VZW)

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

Für x   x>0   0+ ⇒ f(x)= 1 x +0 +1 "+0"

Wir haben also den falschen VZW. Wenn wir aber den Zähler mit -1 multiplizieren, bekommen wir gerade das entgegengesetzte Verhalten in der Nähe der Definitionslücke.

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

waagrechte Asymptoten

Beispiel:

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

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Für x → -∞ ⇒ f(x)= 4 x +1 0 +1 1

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

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Für x → -∞ ⇒ f(x)= 3 e -0,5x -2 -2

Für x → ∞ ⇒ f(x)= 3 e -0,5x -2 0 -2 -2

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