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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) = -x -3 ( x -3 ) x

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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 = 0
x · ( x -3 ) = 0

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

1. Fall:

x1 = 0

2. Fall:

x -3 = 0 | +3
x2 = 3

also Definitionsmenge D=R\{0; 3 }

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

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

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

Die Funktion besitzt folglich eine senkrechte Asymptote bei x= 0 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)= -x -3 ( x -3 ) x -6 "-0" ⋅ (+3) = -6 "-0"

Für x   x>3   3 + ⇒ f(x)= -x -3 ( x -3 ) x -6 "+0" ⋅ (+3) = -6 "+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.
-x -3 ( x -3 ) x = -x -3 x 2 -3x

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

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

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

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

-2 + x = 0
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)= -4x +2 -2 + x -6 "-0"

Für x   x>2   2 + ⇒ f(x)= -4x +2 -2 + x -6 "+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) = 3x +5 x 2 -5x +6

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

x 2 -5x +6 = 0

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

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

x1,2 = +5 ± ( -5 ) 2 -4 · 1 · 6 21

x1,2 = +5 ± 25 -24 2

x1,2 = +5 ± 1 2

x1 = 5 + 1 2 = 5 +1 2 = 6 2 = 3

x2 = 5 - 1 2 = 5 -1 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 = ( - 5 2 ) 2 - 6 = 25 4 - 6 = 25 4 - 24 4 = 1 4

x1,2 = 5 2 ± 1 4

x1 = 5 2 - 1 2 = 4 2 = 2

x2 = 5 2 + 1 2 = 6 2 = 3

also Definitionsmenge D=R\{ 2 ; 3 }

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

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

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

Für x   x<2   2 - ⇒ f(x)= 3x +5 ( x -3 ) · ( x -2 ) +11 (-1) ⋅ "-0" = +11 "+0"

Für x   x>2   2 + ⇒ f(x)= 3x +5 ( x -3 ) · ( x -2 ) +11 (-1) ⋅ "+0" = +11 "-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)= 3x +5 ( x -3 ) · ( x -2 ) +14 "-0" ⋅ (+1) = +14 "-0" -

Für x   x>3   3 + ⇒ f(x)= 3x +5 ( x -3 ) · ( x -2 ) +14 "+0" ⋅ (+1) = +14 "+0"

Die Funktion besitzt folglich eine senkrechte Asymptote bei x= 3 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 -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 |:(-1 )
x = -2

also Definitionsmenge D=R\{ -2 }

und den Zähler:

x 2 +2x -x -2 = x · ( x +2 ) -x -2

Wir untersuchen das Verhalten für x → -2 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 +2) erkennen, die wir dann kürzen können:

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

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

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


Term mit Asymptoten bestimmen

Beispiel:

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

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Zuerst der Nenner

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

? ( x +3 ) · ( x +0 ) = ? x 2 +3x

Nullstellen in den Zähler

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

? ⋅ ( ( x +4 ) · ( x +2 ) ) x 2 +3x = ?⋅ ( x 2 +6x +8 ) x 2 +3x

Jetzt testen wir x 2 +6x +8 ( x +3 ) · ( x +0 ) 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 +6x +8 ) ( x +3 ) · ( x +0 ) = - x 2 -6x -8 x 2 +3x

- x 2 -6x -8 x 2 +3x = x 2 · ( -1 - 6 x - 8 x 2 ) x 2 · ( 1 + 3 x ) = -1 - 6 x - 8 x 2 1 + 3 x

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

Für x → ±∞ ⇒ f(x)= - x 2 -6x -8 x 2 +3x = -1 - 6 x - 8 x 2 1 + 3 x -1 +0+0 1 +0 = -1 1 = -1

Mit f(x)= -( x 2 +6x +8 ) ( x +3 ) · ( x +0 ) sind also alle Bedingungen erfüllt

Bruchterm mit Asymptoten bestimmen

Beispiel:

Bestimme einen Funktionsterm (als Bruchterm) dessen Graph bei x1 = -3 und bei x2 = 0 jeweils eine senkrechte Asymptote, bei y = -1 eine waagrechte Asymptote und in N1(-2|0) und N2(-6|0) Nullstellen besitzt.

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Zuerst der Nenner

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

? ( x +3 ) · ( x +0 ) = ? x 2 +3x

Nullstellen in den Zähler

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

? ⋅ ( ( x +2 ) · ( x +6 ) ) x 2 +3x = ?⋅ ( x 2 +8x +12 ) x 2 +3x

Jetzt testen wir x 2 +8x +12 ( x +3 ) · ( x +0 ) 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 +8x +12 ) ( x +3 ) · ( x +0 ) = - x 2 -8x -12 x 2 +3x

- x 2 -8x -12 x 2 +3x = x 2 · ( -1 - 8 x - 12 x 2 ) x 2 · ( 1 + 3 x ) = -1 - 8 x - 12 x 2 1 + 3 x

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

Für x → ±∞ ⇒ f(x)= - x 2 -8x -12 x 2 +3x = -1 - 8 x - 12 x 2 1 + 3 x -1 +0+0 1 +0 = -1 1 = -1

Mit f(x)= -( x 2 +8x +12 ) ( x +3 ) · ( x +0 ) sind also alle Bedingungen erfüllt

waagrechte Asymptoten

Beispiel:

Bestimme das Verhalten der Funktion f mit f(x) = e 0,4x 3x für x → -∞ und für x → ∞.

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Für x → -∞ ⇒ f(x)= e 0,4x 3x 0 - 0

Für x → ∞ ⇒ f(x)= e 0,4x 3x ( 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 = 0 (x-Achse).

e-Fkt'n Verhalten → ∞

Beispiel:

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

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

Für x → ∞ ⇒ f(x)= -1 +2 e 0,2x -1 +

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