nach Aufgabentypen suchen

Aufgabentypen anhand von Beispielen durchstöbern

Browserfenster aktualisieren (F5), um neue Beispiele bei den Aufgabentypen zu sehen

alle Asymptoten bestimmen

Beispiel:

Bestimme alle senkrechten Asymptoten (mit VZW) und waagrechten Asymptoten vom Graphen der Funktion f mit f(x) = -5 x 2 + x -6

Lösung einblenden

senkrechte Asymptoten

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

x 2 + x -6 = 0

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

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

x1,2 = -1 ± 1 2 -4 · 1 · ( -6 ) 21

x1,2 = -1 ± 1 +24 2

x1,2 = -1 ± 25 2

x1 = -1 + 25 2 = -1 +5 2 = 4 2 = 2

x2 = -1 - 25 2 = -1 -5 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 = ( 1 2 ) 2 - ( -6 ) = 1 4 + 6 = 1 4 + 24 4 = 25 4

x1,2 = - 1 2 ± 25 4

x1 = - 1 2 - 5 2 = - 6 2 = -3

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Für x → ±∞ ⇒ f(x)= -5 x 2 + x -6 = - 5 x 2 1 + 1 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) = -2x -5 e 4x - e x

Lösung einblenden

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:

-2x -5 e 4x - e x = -2x -5 ( 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)= -2x -5 ( e 3x -1 ) · e x -5 "-0" ⋅ (+1) = -5 "-0"

Für x   x>0   0 + ⇒ f(x)= -2x -5 ( e 3x -1 ) · e x -5 "+0" ⋅ (+1) = -5 "+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 x 2 +4x

Lösung einblenden

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

x 2 +4x = 0
x · ( x +4 ) = 0

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

1. Fall:

x1 = 0

2. Fall:

x +4 = 0 | -4
x2 = -4

also Definitionsmenge D=R\{ -4 ; 0}

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

-2x +5 x 2 +4x = -2x +5 x · ( x +4 )

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

Für x   x<-4   -4 - ⇒ f(x)= -2x +5 x · ( x +4 ) +13 (-4) ⋅ "-0" = +13 "+0"

Für x   x>-4   -4 + ⇒ f(x)= -2x +5 x · ( x +4 ) +13 (-4) ⋅ "+0" = +13 "-0" -

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

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

Für x   x<0   0 - ⇒ f(x)= -2x +5 x · ( x +4 ) +5 "-0" ⋅ (+4) = +5 "-0" -

Für x   x>0   0 + ⇒ f(x)= -2x +5 x · ( x +4 ) +5 "+0" ⋅ (+4) = +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) = ( x -3 ) · ( x -2 ) -2x +4

Lösung einblenden

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

-2x +4 = 0 | -4
-2x = -4 |:(-2 )
x = 2

also Definitionsmenge D=R\{ 2 }

Wir untersuchen das Verhalten für x → 2 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 -2) erkennen, die wir dann kürzen können:

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

Für x → 2 ⇒ f(x)= ( x -3 ) · ( x -2 ) -2x +4 = ( x -3 ) · ( -1 ) 2 ( 2 -3 ) · ( -1 ) 2 = 1 2

Die Funktion besitzt folglich eine hebbare Definitionslücke (Loch) L(2 | 1 2 )


Term mit Asymptoten bestimmen

Beispiel:

Bestimme einen Funktionsterm dessen Graph bei x1 = 0 und bei x2 = 3 jeweils eine senkrechte Asymptote, bei y = -2 eine waagrechte Asymptote und in N1(-1|0) und N2(-3|0) Nullstellen besitzt.

Lösung einblenden

Zuerst der Nenner

Aufgrund der senkrechten Asymptoten bei x1=0 und x2=3 müssen die entsprechenden Linearterme in den Nenner unserer gesuchten Funktion, also:

? ( x +0 ) · ( x -3 ) = ? x 2 -3x

Nullstellen in den Zähler

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

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

Jetzt testen wir x 2 +4x +3 ( x +0 ) · ( x -3 ) 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 +4x +3 ) ( x +0 ) · ( x -3 ) = -2 x 2 -8x -6 x 2 -3x

-2 x 2 -8x -6 x 2 -3x = x 2 · ( -2 - 8 x - 6 x 2 ) x 2 · ( 1 - 3 x ) = -2 - 8 x - 6 x 2 1 - 3 x

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

Für x → ±∞ ⇒ f(x)= -2 x 2 -8x -6 x 2 -3x = -2 - 8 x - 6 x 2 1 - 3 x -2 +0+0 1 +0 = -2 1 = -2

Mit f(x)= -2( x 2 +4x +3 ) ( x +0 ) · ( x -3 ) sind also alle Bedingungen erfüllt

Bruchterm mit Asymptoten bestimmen

Beispiel:

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

Lösung einblenden

Zuerst der Nenner

Aufgrund der senkrechten Asymptoten bei x1=1 und x2=4 müssen die entsprechenden Linearterme in den Nenner unserer gesuchten Funktion, also:

? ( x -1 ) · ( x -4 ) = ? x 2 -5x +4

Nullstellen in den Zähler

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

? ⋅ ( ( x -3 ) · ( x +1 ) ) x 2 -5x +4 = ?⋅ ( x 2 -2x -3 ) x 2 -5x +4

Jetzt testen wir x 2 -2x -3 ( x -1 ) · ( x -4 ) 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 -1 ) · ( x -4 ) = - x 2 +2x +3 x 2 -5x +4

- x 2 +2x +3 x 2 -5x +4 = x 2 · ( -1 + 2 x + 3 x 2 ) x 2 · ( 1 - 5 x + 4 x 2 ) = -1 + 2 x + 3 x 2 1 - 5 x + 4 x 2

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

Für x → ±∞ ⇒ f(x)= - x 2 +2x +3 x 2 -5x +4 = -1 + 2 x + 3 x 2 1 - 5 x + 4 x 2 -1 +0+0 1 +0+0 = -1 1 = -1

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

waagrechte Asymptoten

Beispiel:

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

Lösung einblenden

Für x → -∞ ⇒ f(x)= e -0,5x -3 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 -0,5x -3 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) = e -0,4x -3 für x → -∞ und für x → ∞.

Lösung einblenden

Für x → -∞ ⇒ f(x)= e -0,4x -3 -3

Für x → ∞ ⇒ f(x)= e -0,4x -3 0 -3 -3

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