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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 -5 ( -3 - x ) · ( x -1 )

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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 -1 ) = 0
( -x -3 ) · ( x -1 ) = 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 -1 = 0 | +1
x2 = 1

also Definitionsmenge D=R\{ -3 ; 1 }

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

Für x ⟶   x<-3   -3 - ⇒ f(x)= 3x -5 ( -3 - x ) · ( x -1 ) → -14 "+0" ⋅ (-4) = -14 "-0" → ∞

Für x ⟶   x>-3   -3 + ⇒ f(x)= 3x -5 ( -3 - x ) · ( x -1 ) → -14 "-0" ⋅ (-4) = -14 "+0" → -∞

Die Funktion besitzt folglich eine senkrechte Asymptote bei x= -3 mit einem VZW von + nach -

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

Für x ⟶   x<1   1 - ⇒ f(x)= 3x -5 ( -3 - x ) · ( x -1 ) → -2 (-4) ⋅ "-0" = -2 "+0" → -∞

Für x ⟶   x>1   1 + ⇒ f(x)= 3x -5 ( -3 - x ) · ( x -1 ) → -2 (-4) ⋅ "+0" = -2 "-0" → ∞

Die Funktion besitzt folglich eine senkrechte Asymptote bei x= 1 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 -5 ( -3 - x ) · ( x -1 ) = 3x -5 - x 2 -2x +3

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

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

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

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

4 + x = 0
x +4 = 0 | -4
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)= 3x +3 4 + x → -9 "-0" → ∞

Für x ⟶   x>-4   -4 + ⇒ f(x)= 3x +3 4 + x → -9 "+0" → -∞

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

senkrechte Asymptoten

Beispiel:

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

-5 x 2 - x = -5 x · ( x -1 )

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

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

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

Die Funktion besitzt folglich eine senkrechte Asymptote bei x= 0 mit einem VZW von - nach +

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

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

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

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

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

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

also Definitionsmenge D=R\{ 3 }

Wir untersuchen das Verhalten für x → 3 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 -3) erkennen, die wir dann kürzen können:

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

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

Die Funktion besitzt folglich eine hebbare Definitionslücke (Loch) L(3 | -1 )


Term mit Asymptoten bestimmen

Beispiel:

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

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Zuerst der Nenner

Aufgrund der senkrechten Asymptoten bei x1=-3 und x2=-1 müssen die entsprechenden Linearterme in den Nenner unserer gesuchten Funktion, also:

? ( x +3 ) · ( x +1 ) = ? x 2 +4x +3

Nullstellen in den Zähler

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

? ⋅ ( x +2 ) x 2 +4x +3

Jetzt testen wir x +2 ( x +3 ) · ( x +1 ) 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 +2 ( x +3 ) · ( x +1 ) = x +2 x 2 +4x +3

x +2 x 2 +4x +3 = x 2 · ( 1 x + 2 x 2 ) x 2 · ( 1 + 4 x + 3 x 2 ) = 1 x + 2 x 2 1 + 4 x + 3 x 2

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

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

Mit f(x)= x +2 ( x +3 ) · ( x +1 ) 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(-3|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 +3 ) x 2 +7x +10

Jetzt testen wir x +3 ( 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 +3 ( x +2 ) · ( x +5 ) = x +3 x 2 +7x +10

x +3 x 2 +7x +10 = x 2 · ( 1 x + 3 x 2 ) x 2 · ( 1 + 7 x + 10 x 2 ) = 1 x + 3 x 2 1 + 7 x + 10 x 2

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

Für x → ±∞ ⇒ f(x)= x +3 x 2 +7x +10 = 1 x + 3 x 2 1 + 7 x + 10 x 2 → 0+0 1 +0+0 = 0 1 = 0

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

waagrechte Asymptoten

Beispiel:

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

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Für x → -∞ ⇒ f(x)= e -0,1x -2 x 2 → ∞ -∞ → -∞ ( Der Exponentialterm im Zähler wächst sehr viel schneller gegen ∞ bzw. gegen 0 als der Nenner und setzt sich deswegen durch)

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

Die Funktion besitzt folglich auf der rechten 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) = 4 x 2 · e -0,4x für x → -∞ und für x → ∞.

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

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