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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 x 2 -5x -5 ( -3 + x ) x

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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 = 0
( 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)= -2 x 2 -5x -5 ( -3 + x ) x → -5 (-3) ⋅ "-0" = -5 "+0" → -∞

Für x ⟶   x>0   0 + ⇒ f(x)= -2 x 2 -5x -5 ( -3 + x ) x → -5 (-3) ⋅ "+0" = -5 "-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)= -2 x 2 -5x -5 ( -3 + x ) x → -38 "-0" ⋅ (+3) = -38 "-0" → ∞

Für x ⟶   x>3   3 + ⇒ f(x)= -2 x 2 -5x -5 ( -3 + x ) x → -38 "+0" ⋅ (+3) = -38 "+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 x 2 -5x -5 ( -3 + x ) x = -2 x 2 -5x -5 x 2 -3x

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

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

Für x → ±∞ ⇒ f(x)= -2 x 2 -5x -5 x 2 -3x = -2 - 5 x - 5 x 2 1 - 3 x → -2 +0+0 1 +0 = -2 1 = -2

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

senkrechte Asymptote (einfach)

Beispiel:

Bestimme alle senkrechten Asymptoten (mit VZW) von der Funktion f mit f(x) = 2 -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)= 2 -3 + x → +2 "-0" → -∞

Für x ⟶   x>3   3 + ⇒ f(x)= 2 -3 + x → +2 "+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) = 1 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 2⋅1

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:

1 x 2 -5x +6 = 1 ( x -3 ) · ( x -2 )

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

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

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

Für x ⟶   x>3   3 + ⇒ f(x)= 1 ( x -3 ) · ( x -2 ) → +1 "+0" ⋅ (+1) = +1 "+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 +3 ) · ( x +5 ) -2x -6

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

-2x -6 = 0 | +6
-2x = 6 |:(-2 )
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 +5 ) -2x -6 = ( x +3 ) · ( x +5 ) -2x -6 = - 1 2 ( x +5 )

Für x → -3 ⇒ f(x)= ( x +3 ) · ( x +5 ) -2x -6 = - 1 2 ( x +5 ) → - 1 2 ( -3 +5 ) = -1

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


Term mit Asymptoten bestimmen

Beispiel:

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

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Zuerst der Nenner

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

? ( x +1 ) · ( x +3 ) = ? x 2 +4x +3

Nullstellen in den Zähler

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

? ⋅ ( ( x +0 ) · ( x +4 ) ) x 2 +4x +3 = ?⋅ ( x 2 +4x ) x 2 +4x +3

Jetzt testen wir x 2 +4x ( x +1 ) · ( x +3 ) auf die waagrechte Asymptote:

Um die waagrechte Asymptote von 1 auf -3 zu bringen multiplizieren wir einfach den Zähler mit -3 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.
-3( x 2 +4x ) ( x +1 ) · ( x +3 ) = -3 x 2 -12x x 2 +4x +3

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

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

Für x → ±∞ ⇒ f(x)= -3 x 2 -12x x 2 +4x +3 = -3 - 12 x 1 + 4 x + 3 x 2 → -3 +0 1 +0+0 = -3 1 = -3

Mit f(x)= -3( x 2 +4x ) ( x +1 ) · ( x +3 ) sind also alle Bedingungen erfüllt

Bruchterm mit Asymptoten bestimmen

Beispiel:

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

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Zuerst der Nenner

Aufgrund der senkrechten Asymptoten bei x1=-3 und x2=-2 müssen die entsprechenden Linearterme in den Nenner unserer gesuchten Funktion, also:

? ( x +3 ) · ( x +2 ) = ? x 2 +5x +6

Nullstellen in den Zähler

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

? ⋅ ( ( x +4 ) · ( x +0 ) ) x 2 +5x +6 = ?⋅ ( x 2 +4x ) x 2 +5x +6

Jetzt testen wir x 2 +4x ( x +3 ) · ( x +2 ) auf die waagrechte Asymptote:

Um die waagrechte Asymptote von 1 auf -3 zu bringen multiplizieren wir einfach den Zähler mit -3 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.
-3( x 2 +4x ) ( x +3 ) · ( x +2 ) = -3 x 2 -12x x 2 +5x +6

-3 x 2 -12x x 2 +5x +6 = x 2 · ( -3 - 12 x ) x 2 · ( 1 + 5 x + 6 x 2 ) = -3 - 12 x 1 + 5 x + 6 x 2

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

Für x → ±∞ ⇒ f(x)= -3 x 2 -12x x 2 +5x +6 = -3 - 12 x 1 + 5 x + 6 x 2 → -3 +0 1 +0+0 = -3 1 = -3

Mit f(x)= -3( x 2 +4x ) ( x +3 ) · ( x +2 ) sind also alle Bedingungen erfüllt

waagrechte Asymptoten

Beispiel:

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

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

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

e-Fkt'n Verhalten → ∞

Beispiel:

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

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

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