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 e -3x -1

Lösung einblenden

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

e -3x -1 = 0 | +1
e -3x = 1 |ln(⋅)
-3x = 0 |:-3
x = 0 ≈ 0

also Definitionsmenge D=R\{0}

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

Für x   x<0   0 - ⇒ f(x)= -3 e -3x -1 -3 "+0" -

Für x   x>0   0 + ⇒ f(x)= -3 e -3x -1 -3 "-0"

Die Funktion besitzt folglich eine senkrechte Asymptote bei x= 0 mit einem VZW von - nach +

senkrechte Asymptoten

Beispiel:

Bestimme alle senkrechten Asymptoten (mit VZW) von der Funktion f mit f(x) = -4 ( x +1 ) ( x -4 )

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

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

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

1. Fall:

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

2. Fall:

x -4 = 0 | +4
x2 = 4

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

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

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

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

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

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

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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 = 0
x ( -x +2 ) = 0

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

1. Fall:

x1 = 0

2. Fall:

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

also Definitionsmenge D=R\{0; 2 }

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

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

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

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

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

Die Funktion besitzt folglich eine senkrechte Asymptote bei x= 0 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)= 4 x 2 + x -3 x · ( -x +2 ) +15 (+2) ⋅ "+0" = +15 "+0"

Für x   x>2   2 + ⇒ f(x)= 4 x 2 + x -3 x · ( -x +2 ) +15 (+2) ⋅ "-0" = +15 "-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:

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

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

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

Die Funktion besitzt folglich eine waagrechte Asymptote bei y = -4 .

waagrechte Asymptoten

Beispiel:

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

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Für x → -∞ ⇒ f(x)= e 0,2x -4 0 -4 -4

Für x → ∞ ⇒ f(x)= e 0,2x -4 -4

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

Term mit Asymptoten bestimmen

Beispiel:

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

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Zuerst der Nenner

Aufgrund der senkrechten Asymptoten bei x1=2 und x2=-1 müssen die entsprechenden Linearterme in den Nenner unserer gesuchten Funktion, also:

? ( x -2 ) · ( x +1 ) = ? x 2 - x -2

Nullstellen in den Zähler

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

? ⋅ ( x -3 ) x 2 - x -2

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

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

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

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

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

e-Fkt'n Verhalten → ∞

Beispiel:

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

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

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

Die Funktion besitzt folglich auf der linken 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) = x -3 ( x -3 ) ( x -4 )

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

( x -3 ) ( x -4 ) = 0

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

1. Fall:

x -3 = 0 | +3
x1 = 3

2. Fall:

x -4 = 0 | +4
x2 = 4

also Definitionsmenge D=R\{ 3 ; 4 }

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:

x -3 ( x -3 ) ( x -4 ) = x -3 ( x -3 ) ( x -4 ) = 1 x -4

Für x → 3 ⇒ f(x)= x -3 ( x -3 ) ( x -4 ) = 1 x -4 1 3 -4 = -1

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


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

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

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

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