Aufgabenbeispiele von Asymptoten

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senkrechte Asymptote (einfach)

Beispiel:

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

Lösung einblenden

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

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

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

Lösung einblenden

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

( x -4 ) ( x -1 ) = 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 -1 = 0 | +1
x2 = 1

also Definitionsmenge D=R\{ 1 ; 4 }

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

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

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

Die Funktion besitzt folglich eine senkrechte Asymptote bei x= 1 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)= x -3 ( x -4 ) ( x -1 ) +1 "-0" ⋅ (+3) = +1 "-0" -

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

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senkrechte Asymptoten

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

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

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

1. Fall:

x -1 = 0 | +1
x1 = 1

2. Fall:

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

also Definitionsmenge D=R\{ -2 ; 1 }

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

Für x   x<-2   -2 - ⇒ f(x)= -4 x 3 -4 x 2 +3x +3 ( -1 + x ) ( x +2 ) +13 (-3) ⋅ "-0" = +13 "+0"

Für x   x>-2   -2 + ⇒ f(x)= -4 x 3 -4 x 2 +3x +3 ( -1 + x ) ( x +2 ) +13 (-3) ⋅ "+0" = +13 "-0" -

Die Funktion besitzt folglich eine senkrechte Asymptote bei x= -2 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)= -4 x 3 -4 x 2 +3x +3 ( -1 + x ) ( x +2 ) -2 "-0" ⋅ (+3) = -2 "-0"

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

Die Funktion besitzt folglich eine senkrechte Asymptote bei x= 1 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 -4 x 2 +3x +3 ( -1 + x ) ( x +2 ) = -4 x 3 -4 x 2 +3x +3 x 2 + x -2

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

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

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

Lösung einblenden

Für x → -∞ ⇒ f(x)= -2 x 2 · e 0,1x - · 0 0( Der Exponentialterm im zweiten Faktor wächst sehr viel schneller gegen 0 als der erste Faktor gegen - und setzt sich deswegen durch)

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

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 = -1 und bei x2 = 0 jeweils eine senkrechte Asymptote, bei y = -1 eine waagrechte Asymptote und in N1(-2|0) und N2(1|0) Nullstellen besitzt.

Lösung einblenden

Zuerst der Nenner

Aufgrund der senkrechten Asymptoten bei x1=-1 und x2=0 müssen die entsprechenden Linearterme in den Nenner unserer gesuchten Funktion, also:

? ( x +1 ) · ( x +0 ) = ? x 2 + x

Nullstellen in den Zähler

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

? ⋅ ( ( x +2 ) · ( x -1 ) ) x 2 + x = ?⋅ ( x 2 + x -2 ) x 2 + x

Jetzt testen wir x 2 + x -2 ( x +1 ) · ( x +0 ) 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 + x -2 ) ( x +1 ) · ( x +0 ) = - x 2 - x +2 x 2 + x

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

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

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

Mit f(x)= -( x 2 + x -2 ) ( x +1 ) · ( x +0 ) sind also alle Bedingungen erfüllt

e-Fkt'n Verhalten → ∞

Beispiel:

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

Lösung einblenden

Für x → -∞ ⇒ f(x)= 3 + e -0,2x 3 +

Für x → ∞ ⇒ f(x)= 3 + e -0,2x 3 +0 3

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