Bestimme das Verhalten der Funktion für und für .
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Verhalten der Funktion für bzw.
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"Bestimme das Verhalten der Funktion für " heißt:
Gesucht ist
- der Grenzwert, an den sich die Funktionswerte von annähern,
- wenn der -Wert gegen geht.
also der .
Entsprechend gilt: "Bestimme das Verhalten der Funktion für " heißt:
Gesucht ist der . (Manchmal schreibt man auch nur .)
Allgemeine Informationen und Erklärungen zum Thema Grenzwert findest du im Artikel Grenzwertbetrachtung.
Setze ein.
Entsprechend natürlich auch:
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Betrachte :
- ist eine gebrochen-rationale Funktion.
- Im Zähler steht ein Polynom vom Grad 2, im Nenner ein Polynom vom Grad 1.
Zählergrad = 2, Nennergrad = 1
und damit ist der Zählergrad ("ZG") größer als der Nennergrad ("NG").
kann daher im Unendlichen nur gegen oder gehen, nicht aber gegen irgendeine reelle Zahl.
ZG > NG oder
Genauso gilt: ZG > NG oder
ABER:
Ob oder ist, kann man auf diesem Weg nicht herausfinden. (Entsprechendes gilt natürlich auch für . )
Bei dieser Aufgabe ist es somit nicht möglich, mit der Argumentation über Zählergrad und Nennergrad bereits die beiden Grenzwerte zu ermitteln.
Anmerkung: Allerdings kann man so erkennen, dass keine waagrechte Asymptote hat. Denn wenn eine waagrechte Asymptote hätte,
- müsste diese Asymptote eine Gleichung der Form für eine reelle Zahl haben,
- und es müsste oder sein.
hat aber eine schräge Asymptote, denn es gilt: ZG = NG+1.
Berechnung von und
Zur Berechnung der Grenzwerte kann man auf verschiedene Arten vorgehen:
- Methode 1: Ausklammern und Kürzen der höchsten -Potenz des Nenners
- Methode 2: Polynomdivision
- Methode 3: Anwenden der Regel von L'Hospital
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Die höchste -Potenz des Nenners ist .
Klammere daher im Zähler und im Nenner aus, und verwende dazu, wo es erforderlich ist, Brüche.
Kürze weg.
Da sich für an annähert,
ist für .
Daher brauchst du das bei der Grenzwertbildung nicht mehr zu berücksichtigen.
Bilde nun den Grenzwert gegen .
Ebenso führt man die Rechnung für durch:
Ergebnisse:
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Da und , also sowohl der Zähler, als auch der Nenner, gegen streben, kann die Regel von de L'Hospital angewandt werden:
Wir definieren den Zähler und den Nenner als eigene Funktionen:
und und leiten diese im Rahmen der Regel von de L'Hospital ab:
Da nun der Zähler gegen strebt und der Nenner eine Konstante ist, strebt die gesamte Funktion gegen . Für kann analog vorgegangen werden.
Ergebnisse:
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Grenzwert gegen bilden.
Satz von l'Hospital anwenden.
Grenzwert gegen bilden.
Satz von l'Hospital anwenden.
Alternativen:
Du kannst natürlich auch einfach durch kürzen:
, da ist.
Wenn du die Regel mit den höchsten Exponenten kennst, erhältst du genauso den Grenzwert: der höchste Exponent ist oben und unten eins, der Grenzwert ist also der Quotient der Vorfaktoren und .