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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 · x

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senkrechte Asymptoten

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

x · x = 0
x 2 = 0 | 2
x = 0

also Definitionsmenge D=R\{0}

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

-4 x · x = -4 x 2

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

Für x   x<0   0 - ⇒ f(x)= -4 x 2 -4 "+0" -

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

Die Funktion besitzt folglich eine senkrechte Asymptote bei x= 0 ohne VZW (beides - )

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.
-4 x · x = -4 x 2

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

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

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

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

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

also Definitionsmenge D=R\{0}

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

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

Für x   x>0   0 + ⇒ f(x)= -3x -2 e -2x -1 -2 "-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) = 4 - x 2 -8x -16

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

- x 2 -8x -16 = 0

Lösen mit der a-b-c-Formel (Mitternachtsformel):

eingesetzt in x1,2 = - b ± b 2 -4a · c 2a ergibt:

x1,2 = +8 ± ( -8 ) 2 -4 · ( -1 ) · ( -16 ) 2( -1 )

x1,2 = +8 ± 64 -64 -2

x1,2 = +8 ± 0 -2

Da die Wurzel Null ist, gibt es nur eine Lösung:

x = 8 -2 = -4

Lösen mit der p-q-Formel (x² + px + q = 0):

Um die Gleichung auf die Form "x² + px + q = 0" zu bekommen, müssen wir zuerst die ganze Gleichung durch "-1 " teilen:

- x 2 -8x -16 = 0 |: -1

x 2 +8x +16 = 0

vor dem Einsetzen in x1,2 = - p 2 ± ( p 2 ) 2 - q
berechnen wir zuerst die Diskriminante D = ( p 2 ) 2 - q :

D = 4 2 - 16 = 16 - 16 = 0

Da die Diskriminante D = 0 ist, hat die quadratische Gleichung nur eine Lösunng.

x = -4 ± 0 = -4

also Definitionsmenge D=R\{ -4 }

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

4 - x 2 -8x -16 = 4 - ( x +4 ) 2

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

Für x   x<-4   -4 - ⇒ f(x)= 4 - ( x +4 ) 2 +4 "-0" -

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

Die Funktion besitzt folglich eine senkrechte Asymptote bei x= -4 ohne VZW (beides - )

Polstellen und hebbare Def.-Lücken

Beispiel:

Bestimme alle senkrechten Asymptoten (mit VZW) von der Funktion f mit f(x) = -x +6 ( x -3 ) · ( x -4 )

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

( x -3 ) · ( x -4 ) = 0

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

1. Fall:

x -3 = 0 | +3
x1 = 3

2. Fall:

x -4 = 0 | +4
x2 = 4

also Definitionsmenge D=R\{ 3 ; 4 }

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

Für x   x<3   3 - ⇒ f(x)= -x +6 ( x -3 ) · ( x -4 ) +3 "-0" ⋅ (-1) = +3 "+0"

Für x   x>3   3 + ⇒ f(x)= -x +6 ( x -3 ) · ( x -4 ) +3 "+0" ⋅ (-1) = +3 "-0" -

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

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

Für x   x<4   4 - ⇒ f(x)= -x +6 ( x -3 ) · ( x -4 ) +2 (+1) ⋅ "-0" = +2 "-0" -

Für x   x>4   4 + ⇒ f(x)= -x +6 ( x -3 ) · ( x -4 ) +2 (+1) ⋅ "+0" = +2 "+0"

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

Term mit Asymptoten bestimmen

Beispiel:

Bestimme einen Funktionsterm dessen Graph bei x= -2 eine senkrechte Asymptote mit einem VZW von - nach +, bei y = 0 eine waagrechte Asymptote und keine Nullstelle besitzt.

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Zuerst der Nenner

Aufgrund der senkrechten Asymptote bei x=-2 (mit einem VZW von - nach +) muss der entsprechende Linearterm in den Nenner unserer gesuchten Funktion, also:

? x +2

Wenn wir den Zähler auf 1 setzen, also f(x)= 1 x +2 , passen bereits die Definitionslücke bei x = -2 und die fehlenden Nullstellen. Auch die waagrechte Asymptote bei y=0 passt:

waagrechte Asymptoten

Um die waagrechte Asymtote zu ermitteln, wird in Zähler und Nenner die höchste x-Potenz des Nenners ausgeklammert:

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

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

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

Vorzeichenwechsel (VZW)

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

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

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

Bruchterm mit Asymptoten bestimmen

Beispiel:

Bestimme einen Funktionsterm (als Bruchterm) dessen Graph bei x= 3 eine senkrechte Asymptote mit einem VZW von + nach -, bei y = 0 eine waagrechte Asymptote und keine Nullstelle besitzt.

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Zuerst der Nenner

Aufgrund der senkrechten Asymptote bei x=3 (mit einem VZW von + nach -) muss der entsprechende Linearterm in den Nenner unserer gesuchten Funktion, also:

? x -3

Wenn wir den Zähler auf 1 setzen, also f(x)= 1 x -3 , passen bereits die Definitionslücke bei x = 3 und die fehlenden Nullstellen. Auch die waagrechte Asymptote bei y=0 passt:

waagrechte Asymptoten

Um die waagrechte Asymtote zu ermitteln, wird in Zähler und Nenner die höchste x-Potenz des Nenners ausgeklammert:

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

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

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

Vorzeichenwechsel (VZW)

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

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

Wir haben also den falschen VZW. Wenn wir aber den Zähler mit -1 multiplizieren, bekommen wir gerade das entgegengesetzte Verhalten in der Nähe der Definitionslücke.

Mit f(x)= -1 x -3 sind also alle Bedingungen erfüllt

waagrechte Asymptoten

Beispiel:

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

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Für x → -∞ ⇒ f(x)= e -0,2x 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 -0,2x 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 e 0,5x -2 für x → -∞ und für x → ∞.

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Für x → -∞ ⇒ f(x)= 4 e 0,5x -2 0 -2 -2

Für x → ∞ ⇒ f(x)= 4 e 0,5x -2 -2

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