Aufgabenbeispiele von Asymptoten

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senkrechte Asymptote (einfach)

Beispiel:

Bestimme alle senkrechten Asymptoten (mit VZW) von der Funktion f mit f(x) = -4 e -3x -1

Lösung einblenden

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

e -3x -1 = 0 | +1
e -3x = 1 |ln(⋅)
-3x = 0 |:-3
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)= -4 e -3x -1 -4 "+0" -

Für x   x>0   0 + ⇒ f(x)= -4 e -3x -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) = x +1 ( 5 - x ) x

Lösung einblenden

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

( 5 - x ) x = 0
( -x +5 ) x = 0
x ( -x +5 ) = 0

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

1. Fall:

x1 = 0

2. Fall:

-x +5 = 0 | -5
-x = -5 |:(-1 )
x2 = 5

also Definitionsmenge D=R\{0; 5 }

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

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

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

Die Funktion besitzt folglich eine senkrechte Asymptote bei x= 0 mit einem VZW von - nach +

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

Für x   x<5   5 - ⇒ f(x)= x +1 ( 5 - x ) x +6 "+0" ⋅ (+5) = +6 "+0"

Für x   x>5   5 + ⇒ f(x)= x +1 ( 5 - x ) x +6 "-0" ⋅ (+5) = +6 "-0" -

Die Funktion besitzt folglich eine senkrechte Asymptote bei x= 5 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) = -2x +5 ( 2 - 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.

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

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

1. Fall:

-x +2 = 0 | -2
-x = -2 |:(-1 )
x1 = 2

2. Fall:

x -2 = 0 | +2
x2 = 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 +5 ( 2 - x ) ( x -2 ) +1 "+0" ⋅ "-0" = +1 "-0" -

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

Die Funktion besitzt folglich eine senkrechte Asymptote bei x= 2 ohne VZW (beides - )

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.
-2x +5 ( 2 - x ) ( x -2 ) = -2x +5 - x 2 +4x -4

-2x +5 - x 2 +4x -4 = x 2 · ( - 2 x + 5 x 2 ) x 2 · ( -1 + 4 x - 4 x 2 ) = - 2 x + 5 x 2 -1 + 4 x - 4 x 2

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

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

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

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 = -3 und bei x2 = -6 jeweils eine senkrechte Asymptote, bei y = 0 eine waagrechte Asymptote und keine Nullstelle besitzt.

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Zuerst der Nenner

Aufgrund der senkrechten Asymptoten bei x1=-3 und x2=-6 müssen die entsprechenden Linearterme in den Nenner unserer gesuchten Funktion, also:

? ( x +3 ) · ( x +6 ) = ? x 2 +9x +18

Nullstellen in den Zähler

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

? ⋅ ( 1 ) x 2 +9x +18

Jetzt testen wir 1 ( x +3 ) · ( x +6 ) auf die waagrechte Asymptote:

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.
1 ( x +3 ) · ( x +6 ) = 1 x 2 +9x +18

1 x 2 +9x +18 = x 2 · 1 x 2 x 2 · ( 1 + 9 x + 18 x 2 ) = 1 x 2 1 + 9 x + 18 x 2

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

Für x → ±∞ ⇒ f(x)= 1 x 2 +9x +18 = 1 x 2 1 + 9 x + 18 x 2 0 1 +0+0 = 0 1 = 0

Mit f(x)= 1 ( x +3 ) · ( x +6 ) sind also alle Bedingungen erfüllt

e-Fkt'n Verhalten → ∞

Beispiel:

Bestimme das Verhalten der Funktion f mit f(x) = -2 +4 e -0,3x für x → -∞ und für x → ∞.

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Für x → -∞ ⇒ f(x)= -2 +4 e -0,3x -2 +

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

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