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 -3 -2 + x

Lösung einblenden

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

-2 + x = 0
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)= 2x -3 -2 + x +1 "-0" -

Für x   x>2   2 + ⇒ f(x)= 2x -3 -2 + x +1 "+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) = 5 - x 2 + x +12

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

- x 2 + x +12 = 0

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

x1,2 = -1 ± 1 2 -4 · ( -1 ) · 12 2( -1 )

x1,2 = -1 ± 1 +48 -2

x1,2 = -1 ± 49 -2

x1 = -1 + 49 -2 = -1 +7 -2 = 6 -2 = -3

x2 = -1 - 49 -2 = -1 -7 -2 = -8 -2 = 4

also Definitionsmenge D=R\{ -3 ; 4 }

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

5 - x 2 + x +12 = 5 - ( x +3 ) · ( x -4 )

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

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

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

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

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senkrechte Asymptoten

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

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

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

1. Fall:

x +4 = 0 | -4
x1 = -4

2. Fall:

x -3 = 0 | +3
x2 = 3

also Definitionsmenge D=R\{ -4 ; 3 }

Wir untersuchen nun das Verhalten für x → -4 (von links und von rechts)

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

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

Die Funktion besitzt folglich eine senkrechte Asymptote bei x= -4 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)= 5 ( x +4 ) ( x -3 ) +5 (+7) ⋅ "-0" = +5 "-0" -

Für x   x>3   3 + ⇒ f(x)= 5 ( x +4 ) ( x -3 ) +5 (+7) ⋅ "+0" = +5 "+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.
5 ( x +4 ) ( x -3 ) = 5 x 2 + x -12

5 x 2 + x -12 = x 2 · 5 x 2 x 2 · ( 1 + 1 x - 12 x 2 ) = 5 x 2 1 + 1 x - 12 x 2

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

Für x → ±∞ ⇒ f(x)= 5 x 2 + x -12 = 5 x 2 1 + 1 x - 12 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) = e -0,4x -3 x 2 für x → -∞ und für x → ∞.

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Für x → -∞ ⇒ f(x)= e -0,4x -3 x 2 - - ( Der Exponentialterm im Zähler wächst sehr viel schneller gegen ∞ bzw. gegen 0 als der Nenner und setzt sich deswegen durch)

Für x → ∞ ⇒ f(x)= e -0,4x -3 x 2 0 - 0

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

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) = -2 e -0,3x -1 für x → -∞ und für x → ∞.

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Für x → -∞ ⇒ f(x)= -2 e -0,3x -1 - -1 -

Für x → ∞ ⇒ f(x)= -2 e -0,3x -1 0 -1 -1

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