Aufgabenbeispiele von Asymptoten

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senkrechte Asymptote (einfach)

Beispiel:

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

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

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)= -4 x -4 "-0"

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

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

( x +2 ) x = 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
x2 = -2

also Definitionsmenge D=R\{ -2 ; 0}

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

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

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

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

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

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

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

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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 +5x +6 = 0

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

x1,2 = -5 ± 5 2 -4 · 1 · 6 21

x1,2 = -5 ± 25 -24 2

x1,2 = -5 ± 1 2

x1 = -5 + 1 2 = -5 +1 2 = -4 2 = -2

x2 = -5 - 1 2 = -5 -1 2 = -6 2 = -3

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

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

5 x 2 +2x -5 x 2 +5x +6 = 5 x 2 +2x -5 ( x +2 ) · ( x +3 )

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

Für x   x<-3   -3 - ⇒ f(x)= 5 x 2 +2x -5 ( x +2 ) · ( x +3 ) +34 (-1) ⋅ "-0" = +34 "+0"

Für x   x>-3   -3 + ⇒ f(x)= 5 x 2 +2x -5 ( x +2 ) · ( x +3 ) +34 (-1) ⋅ "+0" = +34 "-0" -

Die Funktion besitzt folglich eine senkrechte Asymptote bei x= -3 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)= 5 x 2 +2x -5 ( x +2 ) · ( x +3 ) +11 "-0" ⋅ (+1) = +11 "-0" -

Für x   x>-2   -2 + ⇒ f(x)= 5 x 2 +2x -5 ( x +2 ) · ( x +3 ) +11 "+0" ⋅ (+1) = +11 "+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:

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

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

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

Die Funktion besitzt folglich eine waagrechte Asymptote bei y = 5 .

waagrechte Asymptoten

Beispiel:

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

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Für x → -∞ ⇒ f(x)= e 0,5x 2 x 2 0 0

Für x → ∞ ⇒ f(x)= e 0,5x 2 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 x= 0 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=0 (mit einem VZW von + nach -) muss der entsprechende Linearterm in den Nenner unserer gesuchten Funktion, also:

? x +0 = ? x

Wenn wir den Zähler auf 1 setzen, also f(x)= 1 x +0 , passen bereits die Definitionslücke bei x = 0 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 +0 = x · 1 x x · 1 = 1 x 1

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

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

Vorzeichenwechsel (VZW)

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

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

Wir haben also den falschen VZW. Wenn wir aber den Zähler mit -1 multiplizieren, bekommen wir gerade das entgegengesetzte Verhalten in der Nähe der Definitionslücke.

Mit f(x)= -1 x +0 sind also alle Bedingungen erfüllt

e-Fkt'n Verhalten → ∞

Beispiel:

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

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Für x → -∞ ⇒ f(x)= 3x · 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)= 3x · e 0,5x ·

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 -1 ) ( x -3 ) -2x +6

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

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

also Definitionsmenge D=R\{ 3 }

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

Für x → 3 ⇒ f(x)= ( x -1 ) ( x -3 ) -2x +6 = ( x -1 ) · ( -1 ) 2 ( 3 -1 ) · ( -1 ) 2 = -1

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