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Betrachten Sie die Funktion

$f:x \to y = \frac{{ - {x^2} + 5x + 8}}{{2{x^2} - 8}}$

a) ${D_f} = \mathbb{R}\backslash \left\{ ? \right\}$

b) Ermitteln Sie die Nullstellen.

c) Bestimmen Sie die Asymptoten.

d) Zeichnen Sie den Graphen.

Eigenschaften

Gemäss der Theorie über gebrochen rationale Funktionen (Block II, Lernsequenz 2) gilt:

Eigenschaften gebrochen rationaler Funktionen

a) Definitionsbereich

Der grösstmögliche Definitionsbereich sind die reellen Zahlen ohne die Nullstellen des Nenners. Deshalb wird der Nenner gleich Null gesetzt:

$2{x^2} - 8 = 0 \quad \Rightarrow \quad {x_1} = -2 \quad {x_2} = 2 \quad $ (quadratische Gleichung)

Die beiden so gefundenen Werte gehören nicht zum Definitionsbereich:

${D_f} = \mathbb{R}\backslash \left\{2,-2 \right\}$

b) Nullstellen

Die Nullstellen einer gebrochen-rationalen Funktion werden gefunden, indem man die Nullstellen der Zählers bestimmt; sie stimmen nämlich (sofern der Nenner nicht Null ist) mit jenen der Funktion überein.

$ -{x^2} + 5x + 8 = 0 \quad \Rightarrow \quad {x_3} = -1.275 \quad {x}_{4} = 6.275 \quad $ (quadratische Gleichung)

(Für die beiden gefundenen Werte ist der Nenner ungleich Null.)

c) Asymptoten

Senkrechte Asymptoten:

Sie gehen durch die Nullstellen des Nenners bei -2 und 2, die bereits in a) bestimmt wurden.
(Ihre Gleichungen lauten also x=2 bzw. x=-2).

Waagrechte Asymptote:

Zählergrad und Nennergrad sind beide gleich 2, also gleich gross: grad(Z) = grad(N) = 2.

Der Quotient der Koeffizienten der grössten x-Potenzen bestimmen die Höhe der Asymptote.

$\frac{{ \color {red} {- 1} \cdot {x^2} + 5x + 8}}{{\color {red} {2} \cdot {x^2} - 8}}\, \longrightarrow \, - \frac{1}{2} \quad $ für ${x \to \infty }$

(Die horizontale Asymptote hat somit die Gleichung $y=- \frac{1}{2}$.)

d) Skizze

Zeichnen Sie zuerst die Asymptoten und Nullstellen.

Grafik zur Kontrolle

Anschliessend tragen Sie einige Punkte ein und verbinden diese zum Graphen.

Grafik zur Kontrolle

a) Definitionsbereich

Definitionsbereich = reelle Zahlen ohne die Nullstellen des Nenners.

$2{x^2} - 8 = 0 \quad \Rightarrow \quad {x_1} = -2 \quad {x_2} = 2 \quad $

Also:

${D_f} = \mathbb{R}\backslash \left\{2,-2 \right\}$

b) Nullstellen

Suche die Nullstellen des Zählers:

$ -{x^2} + 5x + 8 = 0 \quad \Rightarrow \quad {x_3} = -1.275 \quad {x}_{4} = 6.275 \quad $

c) Asymptoten

Senkrechte Asymptoten:

Durch die Nullstellen des Nenners bei -2 und 2 (vgl. a).


Waagrechte Asymptote:

Zählergrad und Nennergrad sind beide gleich gross.

$\frac{{ \color {red} {- 1} \cdot {x^2} + 5x + 8}}{{\color {red} {2} \cdot {x^2} - 8}}\, \longrightarrow \, - \frac{1}{2} \quad $ für ${x \to \infty }$

(Gleichung der Asymptote: $y=-\frac{1}{2}$.)

d) Skizze

Grafik