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 +4 e 4x - e x

Lösung einblenden

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

e 4x - e x = 0
( e 3x -1 ) e x = 0

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

1. Fall:

e 3x -1 = 0 | +1
e 3x = 1 |ln(⋅)
3x = 0 |:3
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:

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

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

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

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

Lösung einblenden

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

( x +3 ) ( x -4 ) = 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 -4 = 0 | +4
x2 = 4

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)= -2 ( x +3 ) ( x -4 ) -2 "-0" ⋅ (-7) = -2 "+0" -

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

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

Lösung einblenden

senkrechte Asymptoten

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

( x -3 ) ( x +2 ) = 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 +2 = 0 | -2
x2 = -2

also Definitionsmenge D=R\{ -2 ; 3 }

Wir untersuchen nun das Verhalten für x → -2 (von links und von rechts)

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

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

Die Funktion besitzt folglich eine senkrechte Asymptote bei x= -2 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)= 4 ( x -3 ) ( x +2 ) +4 "-0" ⋅ (+5) = +4 "-0" -

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

Die Funktion besitzt folglich eine senkrechte Asymptote bei x= 3 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.
4 ( x -3 ) ( x +2 ) = 4 x 2 - x -6

4 x 2 - x -6 = x 2 · 4 x 2 x 2 · ( 1 - 1 x - 6 x 2 ) = 4 x 2 1 - 1 x - 6 x 2

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

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

Lösung einblenden

Für x → -∞ ⇒ f(x)= 1 x 3 +5 0 +5 5

Für x → ∞ ⇒ f(x)= 1 x 3 +5 0 +5 5

Die Funktion besitzt folglich eine waagrechte Asymptote bei y = 5 .

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"

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) = -3 +3 e -0,1x für x → -∞ und für x → ∞.

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Für x → -∞ ⇒ f(x)= -3 +3 e -0,1x -3 +

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

Die Funktion besitzt folglich auf der rechten Seite (für x → ∞) eine waagrechte Asymptote bei y = -3 .