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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) = 2x -5 ( -5 + x ) · ( x -2 )

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senkrechte Asymptoten

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

( -5 + x ) · ( x -2 ) = 0
( x -5 ) · ( x -2 ) = 0

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

1. Fall:

x -5 = 0 | +5
x1 = 5

2. Fall:

x -2 = 0 | +2
x2 = 2

also Definitionsmenge D=R\{ 2 ; 5 }

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

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

Für x ⟶   x>2   2 + ⇒ f(x)= 2x -5 ( -5 + x ) · ( x -2 ) → -1 (-3) ⋅ "+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 → 5 (von links und von rechts)

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

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

Die Funktion besitzt folglich eine senkrechte Asymptote bei x= 5 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.
2x -5 ( -5 + x ) · ( x -2 ) = 2x -5 x 2 -7x +10

2x -5 x 2 -7x +10 = x 2 · ( 2 x - 5 x 2 ) x 2 · ( 1 - 7 x + 10 x 2 ) = 2 x - 5 x 2 1 - 7 x + 10 x 2

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

Für x → ±∞ ⇒ f(x)= 2x -5 x 2 -7x +10 = 2 x - 5 x 2 1 - 7 x + 10 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) = 3 e 3x - e x

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

e 3x - e x = 0
( e 2x -1 ) · e x = 0

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

1. Fall:

e 2x -1 = 0 | +1
e 2x = 1 |ln(⋅)
2x = 0 |:2
x1 = 0 ≈ 0

2. Fall:

e x = 0

Diese Gleichung hat keine Lösung!

also Definitionsmenge D=R\{0}

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

3 e 3x - e x = 3 ( e 2x -1 ) · e x

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

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

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

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

senkrechte Asymptoten

Beispiel:

Bestimme alle senkrechten Asymptoten (mit VZW) von der Funktion f mit f(x) = 2x +5 e 2x - e x

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

e 2x - e x = 0
( e x -1 ) · e x = 0

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

1. Fall:

e x -1 = 0 | +1
e x = 1 |ln(⋅)
x1 = 0 ≈ 0

2. Fall:

e x = 0

Diese Gleichung hat keine Lösung!

also Definitionsmenge D=R\{0}

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

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

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

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

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

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

Polstellen und hebbare Def.-Lücken

Beispiel:

Bestimme alle senkrechten Asymptoten (mit VZW) von der Funktion f mit f(x) = -2x +8 ( 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 -2 ) · ( x -3 ) = 0

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

1. Fall:

x -2 = 0 | +2
x1 = 2

2. Fall:

x -3 = 0 | +3
x2 = 3

also Definitionsmenge D=R\{ 2 ; 3 }

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

Für x ⟶   x<2   2 - ⇒ f(x)= -2x +8 ( x -2 ) · ( x -3 ) → +4 "-0" ⋅ (-1) = +4 "+0" → ∞

Für x ⟶   x>2   2 + ⇒ f(x)= -2x +8 ( x -2 ) · ( x -3 ) → +4 "+0" ⋅ (-1) = +4 "-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)= -2x +8 ( x -2 ) · ( x -3 ) → +2 (+1) ⋅ "-0" = +2 "-0" → -∞

Für x ⟶   x>3   3 + ⇒ f(x)= -2x +8 ( x -2 ) · ( x -3 ) → +2 (+1) ⋅ "+0" = +2 "+0" → ∞

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

Term mit Asymptoten bestimmen

Beispiel:

Bestimme einen Funktionsterm dessen Graph bei x1 = -3 und bei x2 = -1 jeweils eine senkrechte Asymptote, bei y = -3 eine waagrechte Asymptote und eine Nullstelle in N(0|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 +0 ) x 2 +4x +3 = ?⋅ ( x ) x 2 +4x +3

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

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

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

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

Mit f(x)= -3 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 = 0 und bei x2 = -2 jeweils eine senkrechte Asymptote, bei y = -1 eine waagrechte Asymptote und in N1(-3|0) und N2(1|0) Nullstellen besitzt.

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Zuerst der Nenner

Aufgrund der senkrechten Asymptoten bei x1=0 und x2=-2 müssen die entsprechenden Linearterme in den Nenner unserer gesuchten Funktion, also:

? ( x +0 ) · ( x +2 ) = ? x 2 +2x

Nullstellen in den Zähler

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

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

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

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

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

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

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

waagrechte Asymptoten

Beispiel:

Bestimme das Verhalten der Funktion f mit f(x) = e 0,5x +3 - 5 x 2 für x → -∞ und für x → ∞.

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Für x → -∞ ⇒ f(x)= e 0,5x +3 - 5 x 2 → 0 +3 +0 → 3

Für x → ∞ ⇒ f(x)= e 0,5x +3 - 5 x 2 → ∞ +3 +0 → ∞

Die Funktion besitzt folglich auf der linken Seite (für x → -∞) eine waagrechte Asymptote bei y = 3 .

e-Fkt'n Verhalten → ∞

Beispiel:

Bestimme das Verhalten der Funktion f mit f(x) = -2 e -0,2x +4 für x → -∞ und für x → ∞.

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

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

Die Funktion besitzt folglich auf der rechten Seite (für x → ∞) eine waagrechte Asymptote bei y = 4 .