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

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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 |:(-1 )
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) = 2x +2 - x 2 + x +2

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

- x 2 + x +2 = 0

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

x1,2 = -1 ± 1 2 -4 · ( -1 ) · 2 2( -1 )

x1,2 = -1 ± 1 +8 -2

x1,2 = -1 ± 9 -2

x1 = -1 + 9 -2 = -1 +3 -2 = 2 -2 = -1

x2 = -1 - 9 -2 = -1 -3 -2 = -4 -2 = 2

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

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

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

Wir untersuchen das Verhalten für x → -1 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 +1) erkennen, die wir dann kürzen können:

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

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

Die Funktion besitzt folglich eine hebbare Definitionslücke (Loch) L(-1 | 2 3 )


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

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

Für x   x>2   2 + ⇒ f(x)= 2x +2 - ( x +1 ) · ( x -2 ) +6 -1 ⋅(+3) ⋅ "+0" = +6 "-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 -5x +6

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senkrechte Asymptoten

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 = 6 2 = 3

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

also Definitionsmenge D=R\{ 2 ; 3 }

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Für x → ±∞ ⇒ f(x)= -2 x 2 -5x +6 = - 2 x 2 1 - 5 x + 6 x 2 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 -x für x → -∞ und für x → ∞.

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Für x → -∞ ⇒ f(x)= e -0,4x -x ( 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 -0,4x -x 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 x1 = 0 und bei x2 = -2 jeweils eine senkrechte Asymptote, bei y = -2 eine waagrechte Asymptote und eine Nullstelle in N(-1|0) besitzt.

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Zuerst der Nenner

Aufgrund der senkrechten Asymptoten bei x1=0 und x2=-2 müssen die entsprechenden Linearterme in den Nenner unserer gesuchten Funktion, also:

? ( x +0 ) · ( x +2 ) = ? x 2 +2x

Nullstellen in den Zähler

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

? ⋅ ( x +1 ) x 2 +2x

Jetzt testen wir x +1 ( x +0 ) · ( x +2 ) auf die waagrechte Asymptote:

Da im Nenner eine quadratische Funktion ist, im Zähler auch nur eine lineare Funktion, muss die Funktion für x → ∞ gegen 0 laufen. Um diesen Grenzwert aber auf -2 zu bringen, quadrieren wir einfach den Linearterm des Zählers und geben im als Koeffizient -2. Jetzt stimmt auch die waagrechte Asympzote:

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 +1 ) 2 ( x +0 ) · ( x +2 ) = -2 x 2 -4x -2 x 2 +2x

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

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

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

Mit f(x)= -2 ( x +1 ) 2 ( x +0 ) · ( x +2 ) sind also alle Bedingungen erfüllt

e-Fkt'n Verhalten → ∞

Beispiel:

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

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

Für x → ∞ ⇒ f(x)= -2 x 2 · e -0,4x - · 0 0( Der Exponentialterm im zweiten Faktor wächst sehr viel schneller gegen 0 als der erste Faktor gegen - und setzt sich deswegen durch)

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

Polstellen und hebbare Def.-Lücken

Beispiel:

Bestimme alle senkrechten Asymptoten (mit VZW) von der Funktion f mit f(x) = 3x +3 x 2 -1

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

x 2 -1 = 0 | +1
x 2 = 1 | 2
x1 = - 1 = -1
x2 = 1 = 1

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

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

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

Wir untersuchen das Verhalten für x → -1 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 +1) erkennen, die wir dann kürzen können:

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

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

Die Funktion besitzt folglich eine hebbare Definitionslücke (Loch) L(-1 | - 3 2 )


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

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

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

Die Funktion besitzt folglich eine senkrechte Asymptote bei x= 1 mit einem VZW von - nach +