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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 ( 5 - x ) ( x -3 )

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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 -3 ) = 0
( -x +5 ) ( x -3 ) = 0

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

1. Fall:

-x +5 = 0 | -5
-x = -5 |:(-1 )
x1 = 5

2. Fall:

x -3 = 0 | +3
x2 = 3

also Definitionsmenge D=R\{ 3 ; 5 }

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

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

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

Die Funktion besitzt folglich eine senkrechte Asymptote bei x= 3 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)= -2 ( 5 - x ) ( x -3 ) -2 "+0" ⋅ (+2) = -2 "+0" -

Für x   x>5   5 + ⇒ f(x)= -2 ( 5 - x ) ( x -3 ) -2 "-0" ⋅ (+2) = -2 "-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.
-2 ( 5 - x ) ( x -3 ) = -2 - x 2 +8x -15

-2 - x 2 +8x -15 = x 2 · ( - 2 x 2 ) x 2 · ( -1 + 8 x - 15 x 2 ) = - 2 x 2 -1 + 8 x - 15 x 2

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

Für x → ±∞ ⇒ f(x)= -2 - x 2 +8x -15 = - 2 x 2 -1 + 8 x - 15 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) = 3 e 4x - e x

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

e 4x - e x = 0
( e 3x -1 ) e x = 0

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

1. Fall:

e 3x -1 = 0 | +1
e 3x = 1 |ln(⋅)
3x = 0 |:3
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 4x - e x = 3 ( e 3x -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 3x -1 ) · e x +3 "-0" ⋅ (+1) = +3 "-0" -

Für x   x>0   0 + ⇒ f(x)= 3 ( e 3x -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) = 2 x 2 -4x -4 ( x +2 ) ( x +3 )

Lösung einblenden

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\{ -3 ; -2 }

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

Für x   x<-3   -3 - ⇒ f(x)= 2 x 2 -4x -4 ( x +2 ) ( x +3 ) +26 (-1) ⋅ "-0" = +26 "+0"

Für x   x>-3   -3 + ⇒ f(x)= 2 x 2 -4x -4 ( x +2 ) ( x +3 ) +26 (-1) ⋅ "+0" = +26 "-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)= 2 x 2 -4x -4 ( x +2 ) ( x +3 ) +12 "-0" ⋅ (+1) = +12 "-0" -

Für x   x>-2   -2 + ⇒ f(x)= 2 x 2 -4x -4 ( x +2 ) ( x +3 ) +12 "+0" ⋅ (+1) = +12 "+0"

Die Funktion besitzt folglich eine senkrechte Asymptote bei x= -2 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 -4 ) -3x +12

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

-3x +12 = 0 | -12
-3x = -12 |:(-3 )
x = 4

also Definitionsmenge D=R\{ 4 }

Wir untersuchen das Verhalten für x → 4 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 -4) erkennen, die wir dann kürzen können:

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

Für x → 4 ⇒ f(x)= ( x -3 ) ( x -4 ) -3x +12 = ( x -3 ) · ( -1 ) 3 ( 4 -3 ) · ( -1 ) 3 = - 1 3

Die Funktion besitzt folglich eine hebbare Definitionslücke (Loch) L(4 | - 1 3 )


Term mit Asymptoten bestimmen

Beispiel:

Bestimme einen Funktionsterm dessen Graph bei x1 = 3 und bei x2 = 0 jeweils eine senkrechte Asymptote, bei y = 0 eine waagrechte Asymptote und eine Nullstelle in N(6|0) 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 -6 ) x 2 -3x

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

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

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

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

Mit f(x)= x -6 ( x -3 ) · ( 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 = -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=1 und x2=-1 müssen die entsprechenden Linearterme in den Nenner unserer gesuchten Funktion, also:

? ( x -1 ) · ( x +1 ) = ? x 2 -1

Nullstellen in den Zähler

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

? ⋅ ( x +2 ) x 2 -1

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

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

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

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

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

waagrechte Asymptoten

Beispiel:

Bestimme das Verhalten der Funktion f mit f(x) = - 3 x 3 -5 - 4 x 3 für x → -∞ und für x → ∞.

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Für x → -∞ ⇒ f(x)= - 3 x 3 -5 - 4 x 3 0 -5 +0 -5

Für x → ∞ ⇒ f(x)= - 3 x 3 -5 - 4 x 3 0 -5 +0 -5

Die Funktion besitzt folglich eine waagrechte Asymptote bei y = -5 .

e-Fkt'n Verhalten → ∞

Beispiel:

Bestimme das Verhalten der Funktion f mit f(x) = 3 +3 e -0,1x für x → -∞ und für x → ∞.

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Für x → -∞ ⇒ f(x)= 3 +3 e -0,1x 3 +

Für x → ∞ ⇒ f(x)= 3 +3 e -0,1x 3 +0 3

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