Aufgabenbeispiele von Grenzverhalten-Symmetrie

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Symmetrieeigenschaften (elementar)

Beispiel:

Entscheide welche Symmetrie bei der Funktion f mit f(x)= 4 x 7 +5 x 6 -8 x 3 +9x vorliegt.

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Da f sowohl gerade ( 5 x 6 ) als auch ungerade Hochzahlen ( 4 x 7 ) hat, besitzt ihr Schaubild keine Symmetrie zum Koordninatensystem.

Symmetrie bestimmen (allg.)

Beispiel:

Entscheide welche Symmetrie bei der Funktion f mit f(x)= x 3 + x x 2 vorliegt.

Lösung einblenden

Wir betrachten einfach f(-x) und schauen dann, ob das zufällig wieder f(x) oder -f(x) ist:

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

Wenn man das mit f(x) = x 3 + x x 2 = x 2 +1 x vergleicht, kann man erkennen, dass f(-x) = -x - 1 x gerade das Negative von f(x), also -f(x) = - x 3 + x x 2 ist.

Es gilt also: f(-x) = -f(x)

Somit liegt bei f Punktsymmetrie bezüglich des Ursprungs vor.

Verhalten gegen ∞

Beispiel:

Bestimme das Verhalten der Funktion f mit f(x) = 4 x 5 -5 x 4 für x → -∞ und für x → ∞.

Lösung einblenden

Weil für (betragsmäßig) sehr große x-Werte der erste Potenzterm mit dem höchsten Exponent 4 x 5 immer (betragsmäßig) größere Funktionswerte als die anderen Potenzterme hat, genügt es nur dessen Verhalten für x → ± ∞ zu untersuchen.

x → - ∞

Da der Exponent bei 4 x 5 ungerade ist, hat x 5 ein negatives Vorzeichen, wenn man was negatives für x einsetzt. Multipliziert mit 4 erhalten wir so also ein negatives Vorzeichen:

Somit: x → - ∞ ⇒ 4 x 5 -

Also gilt auch: x → - ∞ ⇒ 4 x 5 -5 x 4 -

x → + ∞

x 5 hat natürlich immer ein positives Vorzeichen, wenn man was positives für x einsetzt. Multipliziert mit 4 erhalten wir so also ein positives Vorzeichen:

Somit: x → + ∞ ⇒ 4 x 5

Also gilt auch: x → + ∞ ⇒ 4 x 5 -5 x 4

Term mit Grenzverhalten bestimmen

Beispiel:

Bestimme den Term einer Funktion, für dessen Graph folgende Bedingungen erfüllt sein müssen:

  • der Grad von f muss mindestens 2 sein
  • Verhalten für x → -∞: f(x) → -∞
  • Verhalten für x → ∞: f(x) → -∞
  • f(1) = 5

Lösung einblenden

Da das Verhalten für x → -∞ und für x → +∞ gleich ist, muss der Grad einer solchen Funktion gerade, weil es ja nur bei ungeraden Hochzahlen einen Unterschied macht, ob man postive oder negative Werte für x in eine Potenz einsetzt. Und weil der Grad ja mindestens 2 sind muss nehmen wir am besten 2 als Grad.

Für f(x) = - x 2 wäre also das Grenzverhalten und der Mindestgrad passend.

f(1) = - 1 2 = -1 ist aber leider nicht 5. Da ja aber das Grenzverhalten nur von der Potenz mit der höchsten Hochzahl abhängt, können wir einfach noch das fehlende 5 -( - 1 ) = 6 als Absolutglied zu unserem bisherigen Term - x 2 hinzufügen.

Ein möglicher Funktionsterm wäre somit: f(x)= - x 2 +6

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Dieser funktionierende Term ist im roten Graphen eingezeichnet