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 +1 e 4x -1

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

e 4x -1 = 0 | +1
e 4x = 1 |ln(⋅)
4x = 0 |:4
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 +1 e 4x -1 +1 "-0" -

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

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

( 5 + x ) ( x +4 ) = 0
( x +5 ) ( x +4 ) = 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 +4 = 0 | -4
x2 = -4

also Definitionsmenge D=R\{ -5 ; -4 }

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

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

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

Die Funktion besitzt folglich eine senkrechte Asymptote bei x= -5 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 ( 5 + x ) ( x +4 ) +2 (+1) ⋅ "-0" = +2 "-0" -

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

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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 = 0
x ( x +2 ) = 0

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

1. Fall:

x1 = 0

2. Fall:

x +2 = 0 | -2
x2 = -2

also Definitionsmenge D=R\{ -2 ; 0}

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

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

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

Für x   x<-2   -2 - ⇒ f(x)= -3 x 3 - x 2 +4x -1 x · ( x +2 ) +11 (-2) ⋅ "-0" = +11 "+0"

Für x   x>-2   -2 + ⇒ f(x)= -3 x 3 - x 2 +4x -1 x · ( x +2 ) +11 (-2) ⋅ "+0" = +11 "-0" -

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

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

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

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

Die Funktion besitzt folglich eine senkrechte Asymptote bei x= 0 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:

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

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

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

Die Funktion besitzt folglich keine waagrechte Asymptote.

waagrechte Asymptoten

Beispiel:

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

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Für x → -∞ ⇒ f(x)= - 3 x 2 +2 0 +2 2

Für x → ∞ ⇒ f(x)= - 3 x 2 +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 x= -2 eine senkrechte Asymptote mit einem VZW von - nach +, bei y = 0 eine waagrechte Asymptote und keine Nullstelle besitzt.

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Zuerst der Nenner

Aufgrund der senkrechten Asymptote bei x=-2 (mit einem VZW von - nach +) muss der entsprechende Linearterm in den Nenner unserer gesuchten Funktion, also:

? x +2

Wenn wir den Zähler auf 1 setzen, also f(x)= 1 x +2 , passen bereits die Definitionslücke bei x = -2 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 +2 = x · 1 x x · ( 1 + 2 x ) = 1 x 1 + 2 x

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

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

Vorzeichenwechsel (VZW)

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

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

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

e-Fkt'n Verhalten → ∞

Beispiel:

Bestimme das Verhalten der Funktion f mit f(x) = e 0,5x x +1 für x → -∞ und für x → ∞.

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Für x → -∞ ⇒ f(x)= e 0,5x x +1 0 - +1 0 +1 1

Für x → ∞ ⇒ f(x)= e 0,5x x +1 +1 +1 e 0,5x x : ( Der Exponentialterm im Zähler wächst sehr viel schneller gegen ∞ bzw. gegen 0 als der Nenner und setzt sich deswegen durch)

Die Funktion besitzt folglich auf der linken Seite (für x → -∞) eine waagrechte Asymptote bei y = 1 .