Aufgabenbeispiele von Asymptoten

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senkrechte Asymptote (einfach)

Beispiel:

Bestimme alle senkrechten Asymptoten (mit VZW) von der Funktion f mit f(x) = -4x +2 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)= -4x +2 x +2 "-0" -

Für x   x>0   0 + ⇒ f(x)= -4x +2 x +2 "+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) = 3 x 2 -5x +4

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

x 2 -5x +4 = 0

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

x1,2 = +5 ± ( -5 ) 2 -4 · 1 · 4 21

x1,2 = +5 ± 25 -16 2

x1,2 = +5 ± 9 2

x1 = 5 + 9 2 = 5 +3 2 = 8 2 = 4

x2 = 5 - 9 2 = 5 -3 2 = 2 2 = 1

also Definitionsmenge D=R\{ 1 ; 4 }

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

3 x 2 -5x +4 = 3 ( x -4 ) · ( x -1 )

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

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

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

Die Funktion besitzt folglich eine senkrechte Asymptote bei x= 1 mit einem VZW von + nach -

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

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

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

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

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senkrechte Asymptoten

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

( x -4 ) ( x -3 ) = 0

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

1. Fall:

x -4 = 0 | +4
x1 = 4

2. Fall:

x -3 = 0 | +3
x2 = 3

also Definitionsmenge D=R\{ 3 ; 4 }

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

Für x   x<3   3 - ⇒ f(x)= -3 x 2 -4x -3 ( x -4 ) ( x -3 ) -42 (-1) ⋅ "-0" = -42 "+0" -

Für x   x>3   3 + ⇒ f(x)= -3 x 2 -4x -3 ( x -4 ) ( x -3 ) -42 (-1) ⋅ "+0" = -42 "-0"

Die Funktion besitzt folglich eine senkrechte Asymptote bei x= 3 mit einem VZW von - nach +

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

Für x   x<4   4 - ⇒ f(x)= -3 x 2 -4x -3 ( x -4 ) ( x -3 ) -67 "-0" ⋅ (+1) = -67 "-0"

Für x   x>4   4 + ⇒ f(x)= -3 x 2 -4x -3 ( x -4 ) ( x -3 ) -67 "+0" ⋅ (+1) = -67 "+0" -

Die Funktion besitzt folglich eine senkrechte Asymptote bei x= 4 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.
-3 x 2 -4x -3 ( x -4 ) ( x -3 ) = -3 x 2 -4x -3 x 2 -7x +12

-3 x 2 -4x -3 x 2 -7x +12 = x 2 · ( -3 - 4 x - 3 x 2 ) x 2 · ( 1 - 7 x + 12 x 2 ) = -3 - 4 x - 3 x 2 1 - 7 x + 12 x 2

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

Für x → ±∞ ⇒ f(x)= -3 x 2 -4x -3 x 2 -7x +12 = -3 - 4 x - 3 x 2 1 - 7 x + 12 x 2 -3 +0+0 1 +0+0 = -3 1 = -3

Die Funktion besitzt folglich eine waagrechte Asymptote bei y = -3 .

waagrechte Asymptoten

Beispiel:

Bestimme das Verhalten der Funktion f mit f(x) = - 5 x 2 -1 - 3 x 3 für x → -∞ und für x → ∞.

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Für x → -∞ ⇒ f(x)= - 5 x 2 -1 - 3 x 3 0 -1 +0 -1

Für x → ∞ ⇒ f(x)= - 5 x 2 -1 - 3 x 3 0 -1 +0 -1

Die Funktion besitzt folglich eine waagrechte Asymptote bei y = -1 .

Term mit Asymptoten bestimmen

Beispiel:

Bestimme einen Funktionsterm dessen Graph bei x1 = 2 und bei x2 = 5 jeweils eine senkrechte Asymptote, bei y = -3 eine waagrechte Asymptote und in N1(1|0) und N2(0|0) Nullstellen besitzt.

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Zuerst der Nenner

Aufgrund der senkrechten Asymptoten bei x1=2 und x2=5 müssen die entsprechenden Linearterme in den Nenner unserer gesuchten Funktion, also:

? ( x -2 ) · ( x -5 ) = ? x 2 -7x +10

Nullstellen in den Zähler

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

? ⋅ ( ( x -1 ) · ( x +0 ) ) x 2 -7x +10 = ?⋅ ( x 2 - x ) x 2 -7x +10

Jetzt testen wir x 2 - x ( x -2 ) · ( x -5 ) auf die waagrechte Asymptote:

Um die waagrechte Asymptote von 1 auf -3 zu bringen multiplizieren wir einfach den Zähler mit -3 und erhalten so:

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.
-3( x 2 - x ) ( x -2 ) · ( x -5 ) = -3 x 2 +3x x 2 -7x +10

-3 x 2 +3x x 2 -7x +10 = x 2 · ( -3 + 3 x ) x 2 · ( 1 - 7 x + 10 x 2 ) = -3 + 3 x 1 - 7 x + 10 x 2

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

Für x → ±∞ ⇒ f(x)= -3 x 2 +3x x 2 -7x +10 = -3 + 3 x 1 - 7 x + 10 x 2 -3 +0 1 +0+0 = -3 1 = -3

Mit f(x)= -3( x 2 - x ) ( x -2 ) · ( x -5 ) sind also alle Bedingungen erfüllt

e-Fkt'n Verhalten → ∞

Beispiel:

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

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Für x → -∞ ⇒ f(x)= -5x · e 0,5x · 0 0( Der Exponentialterm im zweiten Faktor wächst sehr viel schneller gegen ∞ bzw. gegen 0 und setzt sich deswegen durch)

Für x → ∞ ⇒ f(x)= -5x · e 0,5x - · -

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