Aufgabenbeispiele von Asymptoten

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senkrechte Asymptote (einfach)

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

x -2 = 0 | +2
x = 2

also Definitionsmenge D=R\{ 2 }

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

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

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

Die Funktion besitzt folglich eine senkrechte Asymptote bei x= 2 mit einem VZW von - nach +

senkrechte Asymptoten

Beispiel:

Bestimme alle senkrechten Asymptoten (mit VZW) von der Funktion f mit f(x) = 2 x 2 +3x +3 x 2 +4x +3

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

x 2 +4x +3 = 0

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

x1,2 = -4 ± 4 2 -4 · 1 · 3 21

x1,2 = -4 ± 16 -12 2

x1,2 = -4 ± 4 2

x1 = -4 + 4 2 = -4 +2 2 = -2 2 = -1

x2 = -4 - 4 2 = -4 -2 2 = -6 2 = -3

also Definitionsmenge D=R\{ -3 ; -1 }

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

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

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

Für x   x<-3   -3 - ⇒ f(x)= 2 x 2 +3x +3 ( x +1 ) · ( x +3 ) +12 (-2) ⋅ "-0" = +12 "+0"

Für x   x>-3   -3 + ⇒ f(x)= 2 x 2 +3x +3 ( x +1 ) · ( x +3 ) +12 (-2) ⋅ "+0" = +12 "-0" -

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

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

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

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

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

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senkrechte Asymptoten

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

- x 2 -2x -1 = 0

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

x1,2 = +2 ± ( -2 ) 2 -4 · ( -1 ) · ( -1 ) 2( -1 )

x1,2 = +2 ± 4 -4 -2

x1,2 = +2 ± 0 -2

Da die Wurzel Null ist, gibt es nur eine Lösung:

x = 2 -2 = -1

also Definitionsmenge D=R\{ -1 }

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

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

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

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

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

Die Funktion besitzt folglich eine senkrechte Asymptote bei x= -1 ohne VZW (beides + )

waagrechte Asymptoten

Um die waagrechte Asymtote zu ermitteln, wird in Zähler und Nenner die höchste x-Potenz des Nenners ausgeklammert:

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

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

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

Die Funktion besitzt folglich keine waagrechte Asymptote.

waagrechte Asymptoten

Beispiel:

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

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Für x → -∞ ⇒ f(x)= e 0,4x -2 0 -2 -2

Für x → ∞ ⇒ f(x)= e 0,4x -2 -2

Die Funktion besitzt folglich auf der linken Seite (für x → -∞) eine waagrechte Asymptote bei y = -2 .

Term mit Asymptoten bestimmen

Beispiel:

Bestimme einen Funktionsterm dessen Graph bei x1 = 3 und bei x2 = 1 jeweils eine senkrechte Asymptote, bei y = -1 eine waagrechte Asymptote und in N1(6|0) und N2(4|0) Nullstellen besitzt.

Lösung einblenden

Zuerst der Nenner

Aufgrund der senkrechten Asymptoten bei x1=3 und x2=1 müssen die entsprechenden Linearterme in den Nenner unserer gesuchten Funktion, also:

? ( x -3 ) · ( x -1 ) = ? x 2 -4x +3

Nullstellen in den Zähler

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

? ⋅ ( ( x -6 ) · ( x -4 ) ) x 2 -4x +3 = ?⋅ ( x 2 -10x +24 ) x 2 -4x +3

Jetzt testen wir x 2 -10x +24 ( x -3 ) · ( x -1 ) auf die waagrechte Asymptote:

Um die waagrechte Asymptote von 1 auf -1 zu bringen multiplizieren wir einfach den Zähler mit -1 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.
-( x 2 -10x +24 ) ( x -3 ) · ( x -1 ) = - x 2 +10x -24 x 2 -4x +3

- x 2 +10x -24 x 2 -4x +3 = x 2 · ( -1 + 10 x - 24 x 2 ) x 2 · ( 1 - 4 x + 3 x 2 ) = -1 + 10 x - 24 x 2 1 - 4 x + 3 x 2

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

Für x → ±∞ ⇒ f(x)= - x 2 +10x -24 x 2 -4x +3 = -1 + 10 x - 24 x 2 1 - 4 x + 3 x 2 -1 +0+0 1 +0+0 = -1 1 = -1

Mit f(x)= -( x 2 -10x +24 ) ( x -3 ) · ( x -1 ) sind also alle Bedingungen erfüllt

e-Fkt'n Verhalten → ∞

Beispiel:

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

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Für x → -∞ ⇒ f(x)= x 2 · e -0,2x ·

Für x → ∞ ⇒ f(x)= 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)

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