Aufgabenbeispiele von Asymptoten

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senkrechte Asymptote (einfach)

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

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)= 2x +2 x -3 +8 "-0" -

Für x   x>3   3 + ⇒ f(x)= 2x +2 x -3 +8 "+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) = -3x +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\{0; 4 }

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

-3x +5 x 2 -4x = -3x +5 x · ( x -4 )

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

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

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

Die Funktion besitzt folglich eine senkrechte Asymptote bei x= 0 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)= -3x +5 x · ( x -4 ) -7 (+4) ⋅ "-0" = -7 "-0"

Für x   x>4   4 + ⇒ f(x)= -3x +5 x · ( x -4 ) -7 (+4) ⋅ "+0" = -7 "+0" -

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

( 4 + x ) ( x +3 ) = 0
( x +4 ) ( x +3 ) = 0

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

1. Fall:

x +4 = 0 | -4
x1 = -4

2. Fall:

x +3 = 0 | -3
x2 = -3

also Definitionsmenge D=R\{ -4 ; -3 }

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

Für x   x<-4   -4 - ⇒ f(x)= 4x -1 ( 4 + x ) ( x +3 ) -17 "-0" ⋅ (-1) = -17 "+0" -

Für x   x>-4   -4 + ⇒ f(x)= 4x -1 ( 4 + x ) ( x +3 ) -17 "+0" ⋅ (-1) = -17 "-0"

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

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

Für x   x<-3   -3 - ⇒ f(x)= 4x -1 ( 4 + x ) ( x +3 ) -13 (+1) ⋅ "-0" = -13 "-0"

Für x   x>-3   -3 + ⇒ f(x)= 4x -1 ( 4 + x ) ( x +3 ) -13 (+1) ⋅ "+0" = -13 "+0" -

Die Funktion besitzt folglich eine senkrechte Asymptote bei x= -3 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.
4x -1 ( 4 + x ) ( x +3 ) = 4x -1 x 2 +7x +12

4x -1 x 2 +7x +12 = x 2 · ( 4 x - 1 x 2 ) x 2 · ( 1 + 7 x + 12 x 2 ) = 4 x - 1 x 2 1 + 7 x + 12 x 2

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

Für x → ±∞ ⇒ f(x)= 4x -1 x 2 +7x +12 = 4 x - 1 x 2 1 + 7 x + 12 x 2 0+0 1 +0+0 = 0 1 = 0

Die Funktion besitzt folglich eine waagrechte Asymptote bei y = 0 (x-Achse).

waagrechte Asymptoten

Beispiel:

Bestimme das Verhalten der Funktion f mit f(x) = e 0,4x 5 x 2 für x → -∞ und für x → ∞.

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Für x → -∞ ⇒ f(x)= e 0,4x 5 x 2 0 0

Für x → ∞ ⇒ f(x)= e 0,4x 5 x 2 ( Der Exponentialterm im Zähler wächst sehr viel schneller gegen ∞ bzw. gegen 0 als der Nenner und setzt sich deswegen durch)

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

Term mit Asymptoten bestimmen

Beispiel:

Bestimme einen Funktionsterm dessen Graph bei x1 = 1 und bei x2 = 3 jeweils eine senkrechte Asymptote, bei y = -2 eine waagrechte Asymptote und in N1(4|0) und N2(-2|0) Nullstellen besitzt.

Lösung einblenden

Zuerst der Nenner

Aufgrund der senkrechten Asymptoten bei x1=1 und x2=3 müssen die entsprechenden Linearterme in den Nenner unserer gesuchten Funktion, also:

? ( x -1 ) · ( x -3 ) = ? x 2 -4x +3

Nullstellen in den Zähler

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

? ⋅ ( ( x -4 ) · ( x +2 ) ) x 2 -4x +3 = ?⋅ ( x 2 -2x -8 ) x 2 -4x +3

Jetzt testen wir x 2 -2x -8 ( x -1 ) · ( 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 -2x -8 ) ( x -1 ) · ( x -3 ) = -2 x 2 +4x +16 x 2 -4x +3

-2 x 2 +4x +16 x 2 -4x +3 = x 2 · ( -2 + 4 x + 16 x 2 ) x 2 · ( 1 - 4 x + 3 x 2 ) = -2 + 4 x + 16 x 2 1 - 4 x + 3 x 2

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

Für x → ±∞ ⇒ f(x)= -2 x 2 +4x +16 x 2 -4x +3 = -2 + 4 x + 16 x 2 1 - 4 x + 3 x 2 -2 +0+0 1 +0+0 = -2 1 = -2

Mit f(x)= -2( x 2 -2x -8 ) ( x -1 ) · ( x -3 ) sind also alle Bedingungen erfüllt

e-Fkt'n Verhalten → ∞

Beispiel:

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

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Für x → -∞ ⇒ f(x)= e 0,3x -x 0 0

Für x → ∞ ⇒ f(x)= e 0,3x -x - - ( Der Exponentialterm im Zähler wächst sehr viel schneller gegen ∞ bzw. gegen 0 als der Nenner und setzt sich deswegen durch)

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