Aufgabenbeispiele von Asymptoten

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senkrechte Asymptote (einfach)

Beispiel:

Bestimme alle senkrechten Asymptoten (mit VZW) von der Funktion f mit f(x) = 4x +2 -4 - x

Lösung einblenden

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

-4 - x = 0
-x -4 = 0 | +4
-x = 4 |:(-1 )
x = -4

also Definitionsmenge D=R\{ -4 }

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

Für x   x<-4   -4 - ⇒ f(x)= 4x +2 -4 - x -14 "+0" -

Für x   x>-4   -4 + ⇒ f(x)= 4x +2 -4 - x -14 "-0"

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

senkrechte Asymptoten

Beispiel:

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

eingesetzt in die Mitternachtsformel (a-b-c-Formel):

x1,2 = -5 ± 5 2 -4 · 1 · 6 21

x1,2 = -5 ± 25 -24 2

x1,2 = -5 ± 1 2

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

x2 = -5 - 1 2 = -5 -1 2 = -6 2 = -3

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

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

-4 x 2 +5x +6 = -4 ( x +2 ) · ( x +3 )

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

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

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

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

Die Funktion besitzt folglich eine senkrechte Asymptote bei x= -2 mit einem VZW von + nach -

alle Asymptoten bestimmen

Beispiel:

Bestimme alle senkrechten Asymptoten (mit VZW) und waagrechten Asymptoten vom Graphen der Funktion f mit f(x) = 2 x 2 +4x +1 ( 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\{ -5 ; -2 }

Wir untersuchen nun das Verhalten für x → -5 (von links und von rechts)

Für x   x<-5   -5 - ⇒ f(x)= 2 x 2 +4x +1 ( 5 + x ) ( x +2 ) +31 "-0" ⋅ (-3) = +31 "+0"

Für x   x>-5   -5 + ⇒ f(x)= 2 x 2 +4x +1 ( 5 + x ) ( x +2 ) +31 "+0" ⋅ (-3) = +31 "-0" -

Die Funktion besitzt folglich eine senkrechte Asymptote bei x= -5 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 +1 ( 5 + x ) ( x +2 ) +1 (+3) ⋅ "-0" = +1 "-0" -

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

Vorher sollte man allerdings noch ausmultiplizien.
2 x 2 +4x +1 ( 5 + x ) ( x +2 ) = 2 x 2 +4x +1 x 2 +7x +10

2 x 2 +4x +1 x 2 +7x +10 = x 2 · ( 2 + 4 x + 1 x 2 ) x 2 · ( 1 + 7 x + 10 x 2 ) = 2 + 4 x + 1 x 2 1 + 7 x + 10 x 2

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

Für x → ±∞ ⇒ f(x)= 2 x 2 +4x +1 x 2 +7x +10 = 2 + 4 x + 1 x 2 1 + 7 x + 10 x 2 2 +0+0 1 +0+0 = 2 1 = 2

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

waagrechte Asymptoten

Beispiel:

Bestimme das Verhalten der Funktion f mit f(x) = e 0,3x +4 für x → -∞ und für x → ∞.

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Für x → -∞ ⇒ f(x)= e 0,3x +4 0 +4 4

Für x → ∞ ⇒ f(x)= e 0,3x +4 +4

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

Term mit Asymptoten bestimmen

Beispiel:

Bestimme einen Funktionsterm dessen Graph bei x1 = 3 und bei x2 = 2 jeweils eine senkrechte Asymptote, bei y = -1 eine waagrechte Asymptote und in N1(6|0) und N2(1|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 -6 ) · ( x -1 ) ) x 2 -5x +6 = ?⋅ ( x 2 -7x +6 ) x 2 -5x +6

Jetzt testen wir x 2 -7x +6 ( x -3 ) · ( 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 -7x +6 ) ( x -3 ) · ( x -2 ) = - x 2 +7x -6 x 2 -5x +6

- x 2 +7x -6 x 2 -5x +6 = x 2 · ( -1 + 7 x - 6 x 2 ) x 2 · ( 1 - 5 x + 6 x 2 ) = -1 + 7 x - 6 x 2 1 - 5 x + 6 x 2

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

Für x → ±∞ ⇒ f(x)= - x 2 +7x -6 x 2 -5x +6 = -1 + 7 x - 6 x 2 1 - 5 x + 6 x 2 -1 +0+0 1 +0+0 = -1 1 = -1

Mit f(x)= -( x 2 -7x +6 ) ( x -3 ) · ( x -2 ) sind also alle Bedingungen erfüllt

e-Fkt'n Verhalten → ∞

Beispiel:

Bestimme das Verhalten der Funktion f mit f(x) = -2 e -0,2x -1 für x → -∞ und für x → ∞.

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

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

Die Funktion besitzt folglich auf der rechten Seite (für x → ∞) eine waagrechte Asymptote bei y = -1 .