Aufgabenbeispiele von Asymptoten

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senkrechte Asymptote (einfach)

Beispiel:

Bestimme alle senkrechten Asymptoten (mit VZW) von der Funktion f mit f(x) = -x -4 x -2

Lösung einblenden

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

x -2 = 0 | +2
x = 2

also Definitionsmenge D=R\{ 2 }

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

Für x   x<2   2 - ⇒ f(x)= -x -4 x -2 -6 "-0"

Für x   x>2   2 + ⇒ f(x)= -x -4 x -2 -6 "+0" -

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

senkrechte Asymptoten

Beispiel:

Bestimme alle senkrechten Asymptoten (mit VZW) von der Funktion f mit f(x) = -2x +4 e 2x - e x

Lösung einblenden

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

e 2x - e x = 0
( e x -1 ) e x = 0

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

1. Fall:

e x -1 = 0 | +1
e x = 1 |ln(⋅)
x1 = 0 ≈ 0

2. Fall:

e x = 0

Diese Gleichung hat keine Lösung!

also Definitionsmenge D=R\{0}

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

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

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

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

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

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

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senkrechte Asymptoten

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

( 2 + x ) ( x +4 ) = 0
( x +2 ) ( x +4 ) = 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 +4 = 0 | -4
x2 = -4

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

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

Für x   x<-4   -4 - ⇒ f(x)= x 3 +2 x 2 -4x +2 ( 2 + x ) ( x +4 ) -14 (-2) ⋅ "-0" = -14 "+0" -

Für x   x>-4   -4 + ⇒ f(x)= x 3 +2 x 2 -4x +2 ( 2 + x ) ( x +4 ) -14 (-2) ⋅ "+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 → -2 (von links und von rechts)

Für x   x<-2   -2 - ⇒ f(x)= x 3 +2 x 2 -4x +2 ( 2 + x ) ( x +4 ) +10 "-0" ⋅ (+2) = +10 "-0" -

Für x   x>-2   -2 + ⇒ f(x)= x 3 +2 x 2 -4x +2 ( 2 + x ) ( x +4 ) +10 "+0" ⋅ (+2) = +10 "+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:

Vorher sollte man allerdings noch ausmultiplizien.
x 3 +2 x 2 -4x +2 ( 2 + x ) ( x +4 ) = x 3 +2 x 2 -4x +2 x 2 +6x +8

x 3 +2 x 2 -4x +2 x 2 +6x +8 = x 2 · ( x +2 - 4 x + 2 x 2 ) x 2 · ( 1 + 6 x + 8 x 2 ) = x +2 - 4 x + 2 x 2 1 + 6 x + 8 x 2

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

Für x → ±∞ ⇒ f(x)= x 3 +2 x 2 -4x +2 x 2 +6x +8 = x +2 - 4 x + 2 x 2 1 + 6 x + 8 x 2 +2 +0+0 1 +0+0 =

Die Funktion besitzt folglich keine waagrechte Asymptote.

waagrechte Asymptoten

Beispiel:

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

Lösung einblenden

Für x → -∞ ⇒ f(x)= -x · e 0,5x · 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 · e 0,5x - · -

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 x= 3 eine senkrechte Asymptote mit einem VZW von - nach +, bei y = 0 eine waagrechte Asymptote und keine Nullstelle besitzt.

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Zuerst der Nenner

Aufgrund der senkrechten Asymptote bei x=3 (mit einem VZW von - nach +) muss der entsprechende Linearterm in den Nenner unserer gesuchten Funktion, also:

? x -3

Wenn wir den Zähler auf 1 setzen, also f(x)= 1 x -3 , passen bereits die Definitionslücke bei x = 3 und die fehlenden Nullstellen. Auch die waagrechte Asymptote bei y=0 passt:

waagrechte Asymptoten

Um die waagrechte Asymtote zu ermitteln, wird in Zähler und Nenner die höchste x-Potenz des Nenners ausgeklammert:

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

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

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

Vorzeichenwechsel (VZW)

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

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

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

e-Fkt'n Verhalten → ∞

Beispiel:

Bestimme das Verhalten der Funktion f mit f(x) = e -0,4x 5 x 2 +3 für x → -∞ und für x → ∞.

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Für x → -∞ ⇒ f(x)= e -0,4x 5 x 2 +3 +3 +3 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)

Für x → ∞ ⇒ f(x)= e -0,4x 5 x 2 +3 0 +3 0 +3 3

Die Funktion besitzt folglich auf der rechten Seite (für x → ∞) eine waagrechte Asymptote bei y = 3 .

Polstellen und hebbare Def.-Lücken

Beispiel:

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

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

-2x = 0 |:(-2 )
x = 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)= ( x +2 ) ( x +3 ) -2x +6 "+0"

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

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