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 x -1

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

x -1 = 0 | +1
x = 1

also Definitionsmenge D=R\{ 1 }

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

Für x   x<1   1 - ⇒ f(x)= -4 x -1 -4 "-0"

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

Die Funktion besitzt folglich eine senkrechte Asymptote bei x= 1 mit einem VZW von + nach -

senkrechte Asymptoten

Beispiel:

Bestimme alle senkrechten Asymptoten (mit VZW) von der Funktion f mit f(x) = -4 x 2 -3x +5 ( 5 - x ) ( x -1 )

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

( 5 - x ) ( x -1 ) = 0
( -x +5 ) ( x -1 ) = 0

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

1. Fall:

-x +5 = 0 | -5
-x = -5 |:(-1 )
x1 = 5

2. Fall:

x -1 = 0 | +1
x2 = 1

also Definitionsmenge D=R\{ 1 ; 5 }

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

Für x   x<1   1 - ⇒ f(x)= -4 x 2 -3x +5 ( 5 - x ) ( x -1 ) -2 (+4) ⋅ "-0" = -2 "-0"

Für x   x>1   1 + ⇒ f(x)= -4 x 2 -3x +5 ( 5 - x ) ( x -1 ) -2 (+4) ⋅ "+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 → 5 (von links und von rechts)

Für x   x<5   5 - ⇒ f(x)= -4 x 2 -3x +5 ( 5 - x ) ( x -1 ) -110 "+0" ⋅ (+4) = -110 "+0" -

Für x   x>5   5 + ⇒ f(x)= -4 x 2 -3x +5 ( 5 - x ) ( x -1 ) -110 "-0" ⋅ (+4) = -110 "-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) = 4 x 2 +5x -5 x 2 -2x -8

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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 -8 = 0

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

x1,2 = +2 ± ( -2 ) 2 -4 · 1 · ( -8 ) 21

x1,2 = +2 ± 4 +32 2

x1,2 = +2 ± 36 2

x1 = 2 + 36 2 = 2 +6 2 = 8 2 = 4

x2 = 2 - 36 2 = 2 -6 2 = -4 2 = -2

also Definitionsmenge D=R\{ -2 ; 4 }

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

4 x 2 +5x -5 x 2 -2x -8 = 4 x 2 +5x -5 ( x -4 ) · ( x +2 )

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

Für x   x<-2   -2 - ⇒ f(x)= 4 x 2 +5x -5 ( x -4 ) · ( x +2 ) +1 (-6) ⋅ "-0" = +1 "+0"

Für x   x>-2   -2 + ⇒ f(x)= 4 x 2 +5x -5 ( x -4 ) · ( x +2 ) +1 (-6) ⋅ "+0" = +1 "-0" -

Die Funktion besitzt folglich eine senkrechte Asymptote bei x= -2 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)= 4 x 2 +5x -5 ( x -4 ) · ( x +2 ) +79 "-0" ⋅ (+6) = +79 "-0" -

Für x   x>4   4 + ⇒ f(x)= 4 x 2 +5x -5 ( x -4 ) · ( x +2 ) +79 "+0" ⋅ (+6) = +79 "+0"

Die Funktion besitzt folglich eine senkrechte Asymptote bei x= 4 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:

4 x 2 +5x -5 x 2 -2x -8 = x 2 · ( 4 + 5 x - 5 x 2 ) x 2 · ( 1 - 2 x - 8 x 2 ) = 4 + 5 x - 5 x 2 1 - 2 x - 8 x 2

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

Für x → ±∞ ⇒ f(x)= 4 x 2 +5x -5 x 2 -2x -8 = 4 + 5 x - 5 x 2 1 - 2 x - 8 x 2 4 +0+0 1 +0+0 = 4 1 = 4

Die Funktion besitzt folglich eine waagrechte Asymptote bei y = 4 .

waagrechte Asymptoten

Beispiel:

Bestimme das Verhalten der Funktion f mit f(x) = - 1 x +2 für x → -∞ und für x → ∞.

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Für x → -∞ ⇒ f(x)= - 1 x +2 0 +2 2

Für x → ∞ ⇒ f(x)= - 1 x +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 x1 = 1 und bei x2 = 0 jeweils eine senkrechte Asymptote, bei y = -3 eine waagrechte Asymptote und eine Nullstelle in N(2|0) besitzt.

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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 2 - x

Jetzt testen wir x -2 ( x -1 ) · ( x +0 ) auf die waagrechte Asymptote:

Da im Nenner eine quadratische Funktion ist, im Zähler auch nur eine lineare Funktion, muss die Funktion für x → ∞ gegen 0 laufen. Um diesen Grenzwert aber auf -3 zu bringen, quadrieren wir einfach den Linearterm des Zählers und geben im als Koeffizient -3. Jetzt stimmt auch die waagrechte Asympzote:

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.
-3 ( x -2 ) 2 ( x -1 ) · ( x +0 ) = -3 x 2 +12x -12 x 2 - x

-3 x 2 +12x -12 x 2 - x = x 2 · ( -3 + 12 x - 12 x 2 ) x 2 · ( 1 - 1 x ) = -3 + 12 x - 12 x 2 1 - 1 x

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

Für x → ±∞ ⇒ f(x)= -3 x 2 +12x -12 x 2 - x = -3 + 12 x - 12 x 2 1 - 1 x -3 +0+0 1 +0 = -3 1 = -3

Mit f(x)= -3 ( x -2 ) 2 ( x -1 ) · ( x +0 ) sind also alle Bedingungen erfüllt

e-Fkt'n Verhalten → ∞

Beispiel:

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

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

Für x → ∞ ⇒ f(x)= -2 +4 e 0,4x -2 +

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