Aufgabenbeispiele von Asymptoten

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senkrechte Asymptote (einfach)

Beispiel:

Bestimme alle senkrechten Asymptoten (mit VZW) von der Funktion f mit f(x) = 5x +2 x -4

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

x -4 = 0 | +4
x = 4

also Definitionsmenge D=R\{ 4 }

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

Für x   x<4   4 - ⇒ f(x)= 5x +2 x -4 +22 "-0" -

Für x   x>4   4 + ⇒ f(x)= 5x +2 x -4 +22 "+0"

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

senkrechte Asymptoten

Beispiel:

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

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

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

also Definitionsmenge D=R\{ 1 }

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

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

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

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

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

Die Funktion besitzt folglich eine senkrechte Asymptote bei x= 1 ohne VZW (beides - )

alle Asymptoten bestimmen

Beispiel:

Bestimme alle senkrechten Asymptoten (mit VZW) und waagrechten Asymptoten vom Graphen der Funktion f mit f(x) = x +1 x 2 -1

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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 -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:

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

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

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

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


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

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

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

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

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

Für x → ±∞ ⇒ f(x)= x +1 x 2 -1 = 1 x + 1 x 2 1 - 1 x 2 0+0 1 +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 0,3x 5x für x → -∞ und für x → ∞.

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Für x → -∞ ⇒ f(x)= e 0,3x 5x 0 - 0

Für x → ∞ ⇒ f(x)= e 0,3x 5x ( 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 = -3 und bei x2 = -6 jeweils eine senkrechte Asymptote, bei y = -1 eine waagrechte Asymptote und eine Nullstelle in N(0|0) besitzt.

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Zuerst der Nenner

Aufgrund der senkrechten Asymptoten bei x1=-3 und x2=-6 müssen die entsprechenden Linearterme in den Nenner unserer gesuchten Funktion, also:

? ( x +3 ) · ( x +6 ) = ? x 2 +9x +18

Nullstellen in den Zähler

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

? ⋅ ( x +0 ) x 2 +9x +18 = ?⋅ ( x ) x 2 +9x +18

Jetzt testen wir x ( x +3 ) · ( x +6 ) 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 2 ( x +3 ) · ( x +6 ) = - x 2 x 2 +9x +18

- x 2 x 2 +9x +18 = x 2 · ( -1 ) x 2 · ( 1 + 9 x + 18 x 2 ) = -1 1 + 9 x + 18 x 2

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

Für x → ±∞ ⇒ f(x)= - x 2 x 2 +9x +18 = -1 1 + 9 x + 18 x 2 -1 1 +0+0 = -1 1 = -1

Mit f(x)= - x 2 ( x +3 ) · ( x +6 ) sind also alle Bedingungen erfüllt

e-Fkt'n Verhalten → ∞

Beispiel:

Bestimme das Verhalten der Funktion f mit f(x) = 4 e -0,2x +1 für x → -∞ und für x → ∞.

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Für x → -∞ ⇒ f(x)= 4 e -0,2x +1 +1

Für x → ∞ ⇒ f(x)= 4 e -0,2x +1 0 +1 1

Die Funktion besitzt folglich auf der rechten Seite (für x → ∞) eine waagrechte Asymptote bei y = 1 .