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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 ( 3 - x ) · ( x -4 )

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senkrechte Asymptoten

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

( 3 - x ) · ( x -4 ) = 0
( -x +3 ) · ( x -4 ) = 0

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

1. Fall:

-x +3 = 0 | -3
-x = -3 |:(-1 )
x1 = 3

2. Fall:

x -4 = 0 | +4
x2 = 4

also Definitionsmenge D=R\{ 3 ; 4 }

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

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

Für x ⟶   x>3   3 + ⇒ f(x)= 3x -2 ( 3 - x ) · ( x -4 ) → +7 "-0" ⋅ (-1) = +7 "+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)= 3x -2 ( 3 - x ) · ( x -4 ) → +10 (-1) ⋅ "-0" = +10 "+0" → ∞

Für x ⟶   x>4   4 + ⇒ f(x)= 3x -2 ( 3 - x ) · ( x -4 ) → +10 (-1) ⋅ "+0" = +10 "-0" → -∞

Die Funktion besitzt folglich eine senkrechte Asymptote bei x= 4 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.
3x -2 ( 3 - x ) · ( x -4 ) = 3x -2 - x 2 +7x -12

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

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

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

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)= x -1 3 + x → -4 "-0" → ∞

Für x ⟶   x>-3   -3 + ⇒ f(x)= x -1 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) = 2 x 2 -3x -4

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

x 2 -3x -4 = 0

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

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

x1,2 = +3 ± ( -3 ) 2 -4 · 1 · ( -4 ) 2⋅1

x1,2 = +3 ± 9 +16 2

x1,2 = +3 ± 25 2

x1 = 3 + 25 2 = 3 +5 2 = 8 2 = 4

x2 = 3 - 25 2 = 3 -5 2 = -2 2 = -1

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 ) 2 - ( -4 ) = 9 4 + 4 = 9 4 + 16 4 = 25 4

x1,2 = 3 2 ± 25 4

x1 = 3 2 - 5 2 = - 2 2 = -1

x2 = 3 2 + 5 2 = 8 2 = 4

also Definitionsmenge D=R\{ -1 ; 4 }

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

2 x 2 -3x -4 = 2 ( x -4 ) · ( x +1 )

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

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

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

Die Funktion besitzt folglich eine senkrechte Asymptote bei x= -1 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 -4 ) · ( x +1 ) → +2 "-0" ⋅ (+5) = +2 "-0" → -∞

Für x ⟶   x>4   4 + ⇒ f(x)= 2 ( x -4 ) · ( x +1 ) → +2 "+0" ⋅ (+5) = +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 2 -2x -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 nun das Verhalten für x → 4 (von links und von rechts)

Für x ⟶   x<4   4 - ⇒ f(x)= x 2 -2x -3x +12 → +8 "+0" → ∞

Für x ⟶   x>4   4 + ⇒ f(x)= x 2 -2x -3x +12 → +8 "-0" → -∞

Die Funktion besitzt folglich eine senkrechte Asymptote bei x= 4 mit einem VZW von + nach -

Term mit Asymptoten bestimmen

Beispiel:

Bestimme einen Funktionsterm dessen Graph bei x1 = 3 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=3 und x2=5 müssen die entsprechenden Linearterme in den Nenner unserer gesuchten Funktion, also:

? ( x -3 ) · ( x -5 ) = ? x 2 -8x +15

Nullstellen in den Zähler

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

? ⋅ ( x -1 ) x 2 -8x +15

Jetzt testen wir x -1 ( x -3 ) · ( 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 -3 ) · ( x -5 ) = x -1 x 2 -8x +15

x -1 x 2 -8x +15 = x 2 · ( 1 x - 1 x 2 ) x 2 · ( 1 - 8 x + 15 x 2 ) = 1 x - 1 x 2 1 - 8 x + 15 x 2

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

Für x → ±∞ ⇒ f(x)= x -1 x 2 -8x +15 = 1 x - 1 x 2 1 - 8 x + 15 x 2 → 0+0 1 +0+0 = 0 1 = 0

Mit f(x)= x -1 ( x -3 ) · ( x -5 ) sind also alle Bedingungen erfüllt

Bruchterm mit Asymptoten bestimmen

Beispiel:

Bestimme einen Funktionsterm (als Bruchterm) dessen Graph bei x= 2 eine senkrechte Asymptote ohne VZW (beides mal f(x) → +∞), bei y = 0 eine waagrechte Asymptote und eine Nullstelle in N(-1|0) besitzt.

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Zuerst der Nenner

Aufgrund der senkrechten Asymptote bei x=2 (ohne VZW (beides mal f(x) → +∞)) muss der entsprechende Linearterm in den Nenner unserer gesuchten Funktion. Da kein Vorzeichenwechsel vorliegt, muss es eine doppelte Nullstelle sein, also:

? ( x -2 ) 2 = ? x 2 -4x +4

Nullstellen in den Zähler

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

? ⋅ ( x +1 ) x 2 -4x +4

Jetzt testen wir x +1 ( x -2 ) 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.
x +1 ( x -2 ) 2 = x +1 x 2 -4x +4

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

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

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

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

waagrechte Asymptoten

Beispiel:

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

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

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

Die Funktion besitzt folglich eine waagrechte Asymptote bei y = -2 .

e-Fkt'n Verhalten → ∞

Beispiel:

Bestimme das Verhalten der Funktion f mit f(x) = 3 e 0,2x -1 für x → -∞ und für x → ∞.

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Für x → -∞ ⇒ f(x)= 3 e 0,2x -1 → 0 -1 → -1

Für x → ∞ ⇒ f(x)= 3 e 0,2x -1 → ∞ -1 → ∞

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