Aufgabenbeispiele von Asymptoten

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senkrechte Asymptote (einfach)

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

3 + x = 0
x +3 = 0 | -3
x = -3

also Definitionsmenge D=R\{ -3 }

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

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

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

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

senkrechte Asymptoten

Beispiel:

Bestimme alle senkrechten Asymptoten (mit VZW) von der Funktion f mit f(x) = - x 2 -5x -5 ( -1 - x ) x

Lösung einblenden

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

( -1 - x ) x = 0
( -x -1 ) x = 0
x ( -x -1 ) = 0

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

1. Fall:

x1 = 0

2. Fall:

-x -1 = 0 | +1
-x = 1 |:(-1 )
x2 = -1

also Definitionsmenge D=R\{ -1 ; 0}

Wir untersuchen nun das Verhalten für x → -1 (von links und von rechts)

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

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

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

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

Die Funktion besitzt folglich eine senkrechte Asymptote bei x= 0 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 3 -2 x 2 +4x +1 ( x +2 ) ( x -1 )

Lösung einblenden

senkrechte Asymptoten

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

( x +2 ) ( x -1 ) = 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 -1 = 0 | +1
x2 = 1

also Definitionsmenge D=R\{ -2 ; 1 }

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

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

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

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

Wir untersuchen nun das Verhalten für x → 1 (von links und von rechts)

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

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

Die Funktion besitzt folglich eine senkrechte Asymptote bei x= 1 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 3 -2 x 2 +4x +1 ( x +2 ) ( x -1 ) = -2 x 3 -2 x 2 +4x +1 x 2 + x -2

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

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

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

Die Funktion besitzt folglich keine waagrechte Asymptote.

waagrechte Asymptoten

Beispiel:

Bestimme das Verhalten der Funktion f mit f(x) = 5 x 2 + 1 e x für x → -∞ und für x → ∞.

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Für x → -∞ ⇒ f(x)= 5 x 2 + 1 e x 0 + 1 0 0 +

Für x → ∞ ⇒ f(x)= 5 x 2 + 1 e x 0 + 1 0+0 0

Die Funktion besitzt folglich auf der rechten Seite (für x → ∞) eine waagrechte Asymptote bei y = 0 (x-Achse).

Term mit Asymptoten bestimmen

Beispiel:

Bestimme einen Funktionsterm dessen Graph bei x= 2 eine senkrechte Asymptote ohne VZW (beides - ), bei y = 0 eine waagrechte Asymptote und eine Nullstelle in N(0|0) besitzt.

Lösung einblenden

Zuerst der Nenner

Aufgrund der senkrechten Asymptote bei x=2 (ohne VZW (beides - )) muss der entsprechende Linearterm in den Nenner unserer gesuchten Funktion. Da kein Vorzeichenwechsel vorliegt, muss es eine doppelte Nullstelle sein, also:

? ( x -2 ) 2 = ? x 2 -4x +4

Nullstellen in den Zähler

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

? ⋅ ( x +0 ) x 2 -4x +4 = ?⋅ ( x ) x 2 -4x +4

Jetzt testen wir x ( x -2 ) 2 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 ( x -2 ) 2 = x x 2 -4x +4

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

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

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

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

e-Fkt'n Verhalten → ∞

Beispiel:

Bestimme das Verhalten der Funktion f mit f(x) = 3 -4 e 0,5x für x → -∞ und für x → ∞.

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Für x → -∞ ⇒ f(x)= 3 -4 e 0,5x 3 +0 3

Für x → ∞ ⇒ f(x)= 3 -4 e 0,5x 3 - -

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

Polstellen und hebbare Def.-Lücken

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

x +2 = 0 | -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 ) x +2 = ( x +3 ) ( x +2 ) x +2 = x +3

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

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