Aufgabenbeispiele von Asymptoten

Durch Aktualisieren des Browsers (z.B. mit Taste F5) kann man neue Beispielaufgaben sehen


senkrechte Asymptote (einfach)

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

e 3x - e x = 0
( e 2x -1 ) e x = 0

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

1. Fall:

e 2x -1 = 0 | +1
e 2x = 1 |ln(⋅)
2x = 0 |:2
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:

-1 e 3x - e x = -1 ( e 2x -1 ) · e x

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

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

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

Lösung einblenden

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

( x +3 ) ( x -1 ) = 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 -1 = 0 | +1
x2 = 1

also Definitionsmenge D=R\{ -3 ; 1 }

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

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

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

Die Funktion besitzt folglich eine senkrechte Asymptote bei x= -3 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)= -3x -4 ( x +3 ) ( x -1 ) -7 (+4) ⋅ "-0" = -7 "-0"

Für x   x>1   1 + ⇒ f(x)= -3x -4 ( x +3 ) ( x -1 ) -7 (+4) ⋅ "+0" = -7 "+0" -

Die Funktion besitzt folglich eine senkrechte Asymptote bei x= 1 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) = 2x +5 x 2 +5x +6

Lösung einblenden

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:

2x +5 x 2 +5x +6 = 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)= 2x +5 ( x +2 ) · ( x +3 ) -1 (-1) ⋅ "-0" = -1 "+0" -

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

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

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

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

Für x → ±∞ ⇒ f(x)= 2x +5 x 2 +5x +6 = 2 x + 5 x 2 1 + 5 x + 6 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) = - 4 x 3 + 4 e x - 1 x für x → -∞ und für x → ∞.

Lösung einblenden

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

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

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

Term mit Asymptoten bestimmen

Beispiel:

Bestimme einen Funktionsterm dessen Graph bei x= -1 eine senkrechte Asymptote mit einem VZW von + nach -, bei y = 0 eine waagrechte Asymptote und keine Nullstelle besitzt.

Lösung einblenden

Zuerst der Nenner

Aufgrund der senkrechten Asymptote bei x=-1 (mit einem VZW von + nach -) muss der entsprechende Linearterm in den Nenner unserer gesuchten Funktion, also:

? x +1

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

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

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

Vorzeichenwechsel (VZW)

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

Für x   x>-1   -1+ ⇒ f(x)= 1 x +1 +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 +1 sind also alle Bedingungen erfüllt

e-Fkt'n Verhalten → ∞

Beispiel:

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

Lösung einblenden

Für x → -∞ ⇒ f(x)= 4 e -0,4x +4 +4

Für x → ∞ ⇒ f(x)= 4 e -0,4x +4 0 +4 4

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