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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) = 4 x 2 +5x +6

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senkrechte Asymptoten

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 = -4 2 = -2

x2 = -5 - 1 2 = -5 -1 2 = -6 2 = -3

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 = - 6 2 = -3

x2 = - 5 2 + 1 2 = - 4 2 = -2

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

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

4 x 2 +5x +6 = 4 ( x +2 ) · ( x +3 )

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

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

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

Für x   x>-2   -2 + ⇒ f(x)= 4 ( x +2 ) · ( x +3 ) +4 "+0" ⋅ (+1) = +4 "+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:

4 x 2 +5x +6 = x 2 · 4 x 2 x 2 · ( 1 + 5 x + 6 x 2 ) = 4 x 2 1 + 5 x + 6 x 2

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

Für x → ±∞ ⇒ f(x)= 4 x 2 +5x +6 = 4 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) = 2 x -4

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

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

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

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

( -4 - x ) ( x +1 ) = 0
( -x -4 ) ( x +1 ) = 0

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

1. Fall:

-x -4 = 0 | +4
-x = 4 |:(-1 )
x1 = -4

2. Fall:

x +1 = 0 | -1
x2 = -1

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

Wir untersuchen nun das Verhalten für x → -4 (von links und von rechts)

Für x   x<-4   -4 - ⇒ f(x)= 3 ( -4 - x ) ( x +1 ) +3 "+0" ⋅ (-3) = +3 "-0" -

Für x   x>-4   -4 + ⇒ f(x)= 3 ( -4 - x ) ( x +1 ) +3 "-0" ⋅ (-3) = +3 "+0"

Die Funktion besitzt folglich eine senkrechte Asymptote bei x= -4 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)= 3 ( -4 - x ) ( x +1 ) +3 (-3) ⋅ "-0" = +3 "+0"

Für x   x>-1   -1 + ⇒ f(x)= 3 ( -4 - x ) ( x +1 ) +3 (-3) ⋅ "+0" = +3 "-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 +2 ) ( x +3 ) 3x +3

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

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

also Definitionsmenge D=R\{ -1 }

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

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

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

Die Funktion besitzt folglich eine senkrechte Asymptote bei x= -1 mit einem VZW von - nach +

Term mit Asymptoten bestimmen

Beispiel:

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

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Zuerst der Nenner

Aufgrund der senkrechten Asymptoten bei x1=-1 und x2=0 müssen die entsprechenden Linearterme in den Nenner unserer gesuchten Funktion, also:

? ( x +1 ) · ( x +0 ) = ? x 2 + x

Nullstellen in den Zähler

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

? ⋅ ( x +2 ) x 2 + x

Jetzt testen wir x +2 ( x +1 ) · ( x +0 ) auf die waagrechte Asymptote:

Da im Nenner eine quadratische Funktion ist, im Zähler auch nur eine lineare Funktion, muss die Funktion für x → ∞ gegen 0 laufen. Um diesen Grenzwert aber auf -3 zu bringen, quadrieren wir einfach den Linearterm des Zählers und geben im als Koeffizient -3. Jetzt stimmt auch die waagrechte Asympzote:

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 +2 ) 2 ( x +1 ) · ( x +0 ) = -3 x 2 -12x -12 x 2 + x

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

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

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

Mit f(x)= -3 ( x +2 ) 2 ( x +1 ) · ( x +0 ) sind also alle Bedingungen erfüllt

Bruchterm mit Asymptoten bestimmen

Beispiel:

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

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Zuerst der Nenner

Aufgrund der senkrechten Asymptoten bei x1=1 und x2=-2 müssen die entsprechenden Linearterme in den Nenner unserer gesuchten Funktion, also:

? ( x -1 ) · ( x +2 ) = ? x 2 + x -2

Nullstellen in den Zähler

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

? ⋅ ( ( x +0 ) · ( x -2 ) ) x 2 + x -2 = ?⋅ ( x 2 -2x ) x 2 + x -2

Jetzt testen wir x 2 -2x ( x -1 ) · ( x +2 ) auf die waagrechte Asymptote:

Um die waagrechte Asymptote von 1 auf -2 zu bringen multiplizieren wir einfach den Zähler mit -2 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.
-2( x 2 -2x ) ( x -1 ) · ( x +2 ) = -2 x 2 +4x x 2 + x -2

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

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

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

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

waagrechte Asymptoten

Beispiel:

Bestimme das Verhalten der Funktion f mit f(x) = - 4 x 3 + -1 e x für x → -∞ und für x → ∞.

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Für x → -∞ ⇒ f(x)= - 4 x 3 + -1 e x 0 + -1 0 0 - -

Für x → ∞ ⇒ f(x)= - 4 x 3 + -1 e x 0 + -1 0+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) = -2 - e -0,3x für x → -∞ und für x → ∞.

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

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

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