Aufgabenbeispiele von Asymptoten

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senkrechte Asymptote (einfach)

Beispiel:

Bestimme alle senkrechten Asymptoten (mit VZW) von der Funktion f mit f(x) = 2x -2 e x -1

Lösung einblenden

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

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

Für x   x>0   0 + ⇒ f(x)= 2x -2 e x -1 -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 -3 ) x

Lösung einblenden

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

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

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

1. Fall:

x1 = 0

2. Fall:

x -3 = 0 | +3
x2 = 3

also Definitionsmenge D=R\{0; 3 }

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

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

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

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

Für x   x>3   3 + ⇒ f(x)= 3 ( x -3 ) x +3 "+0" ⋅ (+3) = +3 "+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 +4 x 2 + x +5 ( -2 + x ) ( x -1 )

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senkrechte Asymptoten

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

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

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

1. Fall:

x -2 = 0 | +2
x1 = 2

2. Fall:

x -1 = 0 | +1
x2 = 1

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 +4 x 2 + x +5 ( -2 + x ) ( x -1 ) +8 (-1) ⋅ "-0" = +8 "+0"

Für x   x>1   1 + ⇒ f(x)= -2 x 3 +4 x 2 + x +5 ( -2 + x ) ( x -1 ) +8 (-1) ⋅ "+0" = +8 "-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 +4 x 2 + x +5 ( -2 + x ) ( x -1 ) +7 "-0" ⋅ (+1) = +7 "-0" -

Für x   x>2   2 + ⇒ f(x)= -2 x 3 +4 x 2 + x +5 ( -2 + x ) ( x -1 ) +7 "+0" ⋅ (+1) = +7 "+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 +4 x 2 + x +5 ( -2 + x ) ( x -1 ) = -2 x 3 +4 x 2 + x +5 x 2 -3x +2

-2 x 3 +4 x 2 + x +5 x 2 -3x +2 = x 2 · ( -2x +4 + 1 x + 5 x 2 ) x 2 · ( 1 - 3 x + 2 x 2 ) = -2x +4 + 1 x + 5 x 2 1 - 3 x + 2 x 2

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

Für x → ±∞ ⇒ f(x)= -2 x 3 +4 x 2 + x +5 x 2 -3x +2 = -2x +4 + 1 x + 5 x 2 1 - 3 x + 2 x 2 - +4 +0+0 1 +0+0 = -

Die Funktion besitzt folglich keine waagrechte Asymptote.

waagrechte Asymptoten

Beispiel:

Bestimme das Verhalten der Funktion f mit f(x) = 5 x 2 · e 0,4x für x → -∞ und für x → ∞.

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Für x → -∞ ⇒ f(x)= 5 x 2 · e 0,4x · 0 0( Der Exponentialterm im zweiten Faktor wächst sehr viel schneller gegen ∞ bzw. gegen 0 und setzt sich deswegen durch)

Für x → ∞ ⇒ f(x)= 5 x 2 · e 0,4x ·

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 x1 = 2 und bei x2 = -1 jeweils eine senkrechte Asymptote, bei y = -2 eine waagrechte Asymptote und eine Nullstelle in N(3|0) besitzt.

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Zuerst der Nenner

Aufgrund der senkrechten Asymptoten bei x1=2 und x2=-1 müssen die entsprechenden Linearterme in den Nenner unserer gesuchten Funktion, also:

? ( x -2 ) · ( x +1 ) = ? x 2 - x -2

Nullstellen in den Zähler

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

? ⋅ ( x -3 ) x 2 - x -2

Jetzt testen wir x -3 ( x -2 ) · ( x +1 ) auf die waagrechte Asymptote:

Da im Nenner eine quadratische Funktion ist, im Zähler auch nur eine lineare Funktion, muss die Funktion für x → ∞ gegen 0 laufen. Um diesen Grenzwert aber auf -2 zu bringen, quadrieren wir einfach den Linearterm des Zählers und geben im als Koeffizient -2. Jetzt stimmt auch die waagrechte Asympzote:

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 ) · ( x +1 ) = -2 x 2 +12x -18 x 2 - x -2

-2 x 2 +12x -18 x 2 - x -2 = x 2 · ( -2 + 12 x - 18 x 2 ) x 2 · ( 1 - 1 x - 2 x 2 ) = -2 + 12 x - 18 x 2 1 - 1 x - 2 x 2

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

Für x → ±∞ ⇒ f(x)= -2 x 2 +12x -18 x 2 - x -2 = -2 + 12 x - 18 x 2 1 - 1 x - 2 x 2 -2 +0+0 1 +0+0 = -2 1 = -2

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

e-Fkt'n Verhalten → ∞

Beispiel:

Bestimme das Verhalten der Funktion f mit f(x) = 3 x 2 · e 0,2x für x → -∞ und für x → ∞.

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Für x → -∞ ⇒ f(x)= 3 x 2 · e 0,2x · 0 0( Der Exponentialterm im zweiten Faktor wächst sehr viel schneller gegen ∞ bzw. gegen 0 und setzt sich deswegen durch)

Für x → ∞ ⇒ f(x)= 3 x 2 · e 0,2x ·

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