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 x -3

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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)= -4x -2 x -3 -14 "-0"

Für x   x>3   3 + ⇒ f(x)= -4x -2 x -3 -14 "+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) = -2 x 2 + x +2 x 2 +7x +12

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

x 2 +7x +12 = 0

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

x1,2 = -7 ± 7 2 -4 · 1 · 12 21

x1,2 = -7 ± 49 -48 2

x1,2 = -7 ± 1 2

x1 = -7 + 1 2 = -7 +1 2 = -6 2 = -3

x2 = -7 - 1 2 = -7 -1 2 = -8 2 = -4

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

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

-2 x 2 + x +2 x 2 +7x +12 = -2 x 2 + x +2 ( x +3 ) · ( x +4 )

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

Für x   x<-4   -4 - ⇒ f(x)= -2 x 2 + x +2 ( x +3 ) · ( x +4 ) -34 (-1) ⋅ "-0" = -34 "+0" -

Für x   x>-4   -4 + ⇒ f(x)= -2 x 2 + x +2 ( x +3 ) · ( x +4 ) -34 (-1) ⋅ "+0" = -34 "-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)= -2 x 2 + x +2 ( x +3 ) · ( x +4 ) -19 "-0" ⋅ (+1) = -19 "-0"

Für x   x>-3   -3 + ⇒ f(x)= -2 x 2 + x +2 ( x +3 ) · ( x +4 ) -19 "+0" ⋅ (+1) = -19 "+0" -

Die Funktion besitzt folglich eine senkrechte Asymptote bei x= -3 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) = -2x -3 - x 2 -2x +8

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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 -2x +8 = 0

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

x1,2 = +2 ± ( -2 ) 2 -4 · ( -1 ) · 8 2( -1 )

x1,2 = +2 ± 4 +32 -2

x1,2 = +2 ± 36 -2

x1 = 2 + 36 -2 = 2 +6 -2 = 8 -2 = -4

x2 = 2 - 36 -2 = 2 -6 -2 = -4 -2 = 2

also Definitionsmenge D=R\{ -4 ; 2 }

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

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

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

Für x   x<-4   -4 - ⇒ f(x)= -2x -3 - ( x +4 ) · ( x -2 ) +5 -1 ⋅"-0" ⋅ (-6) = +5 "-0" -

Für x   x>-4   -4 + ⇒ f(x)= -2x -3 - ( x +4 ) · ( x -2 ) +5 -1 ⋅"+0" ⋅ (-6) = +5 "+0"

Die Funktion besitzt folglich eine senkrechte Asymptote bei x= -4 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)= -2x -3 - ( x +4 ) · ( x -2 ) -7 -1 ⋅(+6) ⋅ "-0" = -7 "+0" -

Für x   x>2   2 + ⇒ f(x)= -2x -3 - ( x +4 ) · ( x -2 ) -7 -1 ⋅(+6) ⋅ "+0" = -7 "-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:

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

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

Für x → ±∞ ⇒ f(x)= -2x -3 - x 2 -2x +8 = - 2 x - 3 x 2 -1 - 2 x + 8 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) = - 3 x 2 +3 + 4 x 3 für x → -∞ und für x → ∞.

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

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

Die Funktion besitzt folglich eine waagrechte Asymptote bei y = 3 .

Term mit Asymptoten bestimmen

Beispiel:

Bestimme einen Funktionsterm dessen Graph bei x= -1 eine senkrechte Asymptote ohne VZW (beides + ), bei y = 1 eine waagrechte Asymptote und eine Nullstelle in N(-4|0) besitzt.

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Zuerst der Nenner

Aufgrund der senkrechten Asymptote bei x=-1 (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 +1 ) 2 = ? x 2 +2x +1

Nullstellen in den Zähler

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

? ⋅ ( x +4 ) x 2 +2x +1

Jetzt testen wir x +4 ( x +1 ) 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 1 zu bringen, quadrieren wir einfach den Linearterm des Zählers und geben im als Koeffizient 1. 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.
( x +4 ) 2 ( x +1 ) 2 = x 2 +8x +16 x 2 +2x +1

x 2 +8x +16 x 2 +2x +1 = x 2 · ( 1 + 8 x + 16 x 2 ) x 2 · ( 1 + 2 x + 1 x 2 ) = 1 + 8 x + 16 x 2 1 + 2 x + 1 x 2

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

Für x → ±∞ ⇒ f(x)= x 2 +8x +16 x 2 +2x +1 = 1 + 8 x + 16 x 2 1 + 2 x + 1 x 2 1 +0+0 1 +0+0 = 1 1 = 1

Mit f(x)= ( x +4 ) 2 ( x +1 ) 2 sind also alle Bedingungen erfüllt

e-Fkt'n Verhalten → ∞

Beispiel:

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

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Für x → -∞ ⇒ f(x)= 4 + e 0,3x 4 +0 4

Für x → ∞ ⇒ f(x)= 4 + e 0,3x 4 +

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

Polstellen und hebbare Def.-Lücken

Beispiel:

Bestimme alle senkrechten Asymptoten (mit VZW) von der Funktion f mit f(x) = -3x -9 ( x +2 ) ( x +3 )

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

( x +2 ) ( x +3 ) = 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 +3 = 0 | -3
x2 = -3

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

Wir untersuchen das Verhalten für x → -3 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 +3) erkennen, die wir dann kürzen können:

-3x -9 ( x +2 ) ( x +3 ) = -3x -9 ( x +2 ) ( x +3 ) = - 3 x +2

Für x → -3 ⇒ f(x)= -3x -9 ( x +2 ) ( x +3 ) = - 3 x +2 - 3 -3 +2 = 3

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


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

Für x   x<-2   -2 - ⇒ f(x)= -3x -9 ( x +2 ) ( x +3 ) -3 "-0" ⋅ (+1) = -3 "-0"

Für x   x>-2   -2 + ⇒ f(x)= -3x -9 ( x +2 ) ( x +3 ) -3 "+0" ⋅ (+1) = -3 "+0" -

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