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 5 - x

Lösung einblenden

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

5 - x = 0
-x +5 = 0 | -5
-x = -5 |:(-1 )
x = 5

also Definitionsmenge D=R\{ 5 }

Wir untersuchen nun das Verhalten für x → 5 (von links und von rechts)

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

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

Die Funktion besitzt folglich eine senkrechte Asymptote bei x= 5 mit einem VZW von + nach -

senkrechte Asymptoten

Beispiel:

Bestimme alle senkrechten Asymptoten (mit VZW) von der Funktion f mit f(x) = 2 ( 5 + x ) ( x -3 )

Lösung einblenden

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

( 5 + x ) ( x -3 ) = 0
( x +5 ) ( x -3 ) = 0

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

1. Fall:

x +5 = 0 | -5
x1 = -5

2. Fall:

x -3 = 0 | +3
x2 = 3

also Definitionsmenge D=R\{ -5 ; 3 }

Wir untersuchen nun das Verhalten für x → -5 (von links und von rechts)

Für x   x<-5   -5 - ⇒ f(x)= 2 ( 5 + x ) ( x -3 ) +2 "-0" ⋅ (-8) = +2 "+0"

Für x   x>-5   -5 + ⇒ f(x)= 2 ( 5 + x ) ( x -3 ) +2 "+0" ⋅ (-8) = +2 "-0" -

Die Funktion besitzt folglich eine senkrechte Asymptote bei x= -5 mit einem VZW von + nach -

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

Für x   x<3   3 - ⇒ f(x)= 2 ( 5 + x ) ( x -3 ) +2 (+8) ⋅ "-0" = +2 "-0" -

Für x   x>3   3 + ⇒ f(x)= 2 ( 5 + x ) ( x -3 ) +2 (+8) ⋅ "+0" = +2 "+0"

Die Funktion besitzt folglich eine senkrechte Asymptote bei x= 3 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) = -2 x 3 -2 x 2 -2x -3 ( x -1 ) ( x -2 )

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senkrechte Asymptoten

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

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

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

1. Fall:

x -1 = 0 | +1
x1 = 1

2. Fall:

x -2 = 0 | +2
x2 = 2

also Definitionsmenge D=R\{ 1 ; 2 }

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

Für x   x<1   1 - ⇒ f(x)= -2 x 3 -2 x 2 -2x -3 ( x -1 ) ( x -2 ) -9 "-0" ⋅ (-1) = -9 "+0" -

Für x   x>1   1 + ⇒ f(x)= -2 x 3 -2 x 2 -2x -3 ( x -1 ) ( x -2 ) -9 "+0" ⋅ (-1) = -9 "-0"

Die Funktion besitzt folglich eine senkrechte Asymptote bei x= 1 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)= -2 x 3 -2 x 2 -2x -3 ( x -1 ) ( x -2 ) -31 (+1) ⋅ "-0" = -31 "-0"

Für x   x>2   2 + ⇒ f(x)= -2 x 3 -2 x 2 -2x -3 ( x -1 ) ( x -2 ) -31 (+1) ⋅ "+0" = -31 "+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:

Vorher sollte man allerdings noch ausmultiplizien.
-2 x 3 -2 x 2 -2x -3 ( x -1 ) ( x -2 ) = -2 x 3 -2 x 2 -2x -3 x 2 -3x +2

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

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

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

Die Funktion besitzt folglich keine waagrechte Asymptote.

waagrechte Asymptoten

Beispiel:

Bestimme das Verhalten der Funktion f mit f(x) = 4 x -2 für x → -∞ und für x → ∞.

Lösung einblenden

Für x → -∞ ⇒ f(x)= 4 x -2 0 -2 -2

Für x → ∞ ⇒ f(x)= 4 x -2 0 -2 -2

Die Funktion besitzt folglich eine waagrechte Asymptote bei y = -2 .

Term mit Asymptoten bestimmen

Beispiel:

Bestimme einen Funktionsterm dessen Graph bei x1 = -2 und bei x2 = -4 jeweils eine senkrechte Asymptote, bei y = -3 eine waagrechte Asymptote und keine Nullstelle besitzt.

Lösung einblenden

Zuerst der Nenner

Aufgrund der senkrechten Asymptoten bei x1=-2 und x2=-4 müssen die entsprechenden Linearterme in den Nenner unserer gesuchten Funktion, also:

? ( x +2 ) · ( x +4 ) = ? x 2 +6x +8

Nullstellen in den Zähler

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

? ⋅ ( 1 ) x 2 +6x +8

Jetzt testen wir 1 ( x +2 ) · ( x +4 ) auf die waagrechte Asymptote:

Da im Nenner eine quadratische Funktion ist, brauchen wir im Zähler auch eine quadratische Funktion, die ja aber keine Nullstelle haben darf. (z.B. x²+1). Außerdem muss der Koeffizient vor dem x² in unserem Fall -3 sein, damit die waagrechte Asymptote (nach Ausklammern und Kürzen von x²) =-3 wird. Dies funktioniert z.B. mit dem Zähler -3( x 2 +1 )

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 +1 ) ( x +2 ) · ( x +4 ) = -3 x 2 -3 x 2 +6x +8

-3 x 2 -3 x 2 +6x +8 = x 2 · ( -3 - 3 x 2 ) x 2 · ( 1 + 6 x + 8 x 2 ) = -3 - 3 x 2 1 + 6 x + 8 x 2

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

Für x → ±∞ ⇒ f(x)= -3 x 2 -3 x 2 +6x +8 = -3 - 3 x 2 1 + 6 x + 8 x 2 -3 +0 1 +0+0 = -3 1 = -3

Mit f(x)= -3( x 2 +1 ) ( x +2 ) · ( x +4 ) sind also alle Bedingungen erfüllt

e-Fkt'n Verhalten → ∞

Beispiel:

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

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Für x → -∞ ⇒ f(x)= 3x · e -0,3x - · -

Für x → ∞ ⇒ f(x)= 3x · e -0,3x · 0 0( Der Exponentialterm im zweiten Faktor wächst sehr viel schneller gegen ∞ bzw. gegen 0 und setzt sich deswegen durch)

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