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 -3 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 -3 x +3 +3 "-0" -

Für x   x>-3   -3 + ⇒ f(x)= -2x -3 x +3 +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) = 3 x 2 - x -12

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

x 2 - x -12 = 0

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

x1,2 = +1 ± ( -1 ) 2 -4 · 1 · ( -12 ) 21

x1,2 = +1 ± 1 +48 2

x1,2 = +1 ± 49 2

x1 = 1 + 49 2 = 1 +7 2 = 8 2 = 4

x2 = 1 - 49 2 = 1 -7 2 = -6 2 = -3

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

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

3 x 2 - x -12 = 3 ( x -4 ) · ( x +3 )

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

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

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

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

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

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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 +3x -4 = 0

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

x1,2 = -3 ± 3 2 -4 · 1 · ( -4 ) 21

x1,2 = -3 ± 9 +16 2

x1,2 = -3 ± 25 2

x1 = -3 + 25 2 = -3 +5 2 = 2 2 = 1

x2 = -3 - 25 2 = -3 -5 2 = -8 2 = -4

also Definitionsmenge D=R\{ -4 ; 1 }

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

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

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

Für x   x<-4   -4 - ⇒ f(x)= -4x -2 ( x -1 ) · ( x +4 ) +14 (-5) ⋅ "-0" = +14 "+0"

Für x   x>-4   -4 + ⇒ f(x)= -4x -2 ( x -1 ) · ( x +4 ) +14 (-5) ⋅ "+0" = +14 "-0" -

Die Funktion besitzt folglich eine senkrechte Asymptote bei x= -4 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)= -4x -2 ( x -1 ) · ( x +4 ) -6 "-0" ⋅ (+5) = -6 "-0"

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

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

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

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

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Für x → -∞ ⇒ f(x)= e 0,2x 3 x 2 0 0

Für x → ∞ ⇒ f(x)= e 0,2x 3 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 = -2 und bei x2 = -4 jeweils eine senkrechte Asymptote, bei y = -1 eine waagrechte Asymptote und in N1(-5|0) und N2(1|0) Nullstellen besitzt.

Lösung einblenden

Zuerst der Nenner

Aufgrund der senkrechten Asymptoten bei x1=-2 und x2=-4 müssen die entsprechenden Linearterme in den Nenner unserer gesuchten Funktion, also:

? ( x +2 ) · ( x +4 ) = ? x 2 +6x +8

Nullstellen in den Zähler

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

? ⋅ ( ( x +5 ) · ( x -1 ) ) x 2 +6x +8 = ?⋅ ( x 2 +4x -5 ) x 2 +6x +8

Jetzt testen wir x 2 +4x -5 ( x +2 ) · ( x +4 ) 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 +4x -5 ) ( x +2 ) · ( x +4 ) = - x 2 -4x +5 x 2 +6x +8

- x 2 -4x +5 x 2 +6x +8 = x 2 · ( -1 - 4 x + 5 x 2 ) x 2 · ( 1 + 6 x + 8 x 2 ) = -1 - 4 x + 5 x 2 1 + 6 x + 8 x 2

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

Für x → ±∞ ⇒ f(x)= - x 2 -4x +5 x 2 +6x +8 = -1 - 4 x + 5 x 2 1 + 6 x + 8 x 2 -1 +0+0 1 +0+0 = -1 1 = -1

Mit f(x)= -( x 2 +4x -5 ) ( x +2 ) · ( x +4 ) sind also alle Bedingungen erfüllt

e-Fkt'n Verhalten → ∞

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

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