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Stellen Sie aus rund 22.000 Matheaufgaben von der 3. bis zur 13. Klasse Ihre eigenen Arbeitsblätter zusammen. Alle Aufgaben enthalten Lösungsschritte.

Verschobene Hyperbeln

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4100748
Welche Funktionsgleichung passt zu dem abgebildeten Graphen? a) \(y = \frac{2}{x - 2} - 3\) b) \(y = \frac{2}{x - 3} - 2\) c) \(y = \frac{2}{x + 2} - 3\) d) \(y = \frac{2}{x + 3} - 2\)
Abbildung zur Aufgabe 410074

Denkanstöße

- Schaue dir den Graphen genau an: Wo befinden sich die waagerechten und senkrechten Linien, denen sich der Graph annähert (Asymptoten)? - Wie spiegeln sich diese Verschiebungen in der Funktionsgleichung im Nenner und als konstanter Wert am Ende wider? - Kannst du einen konkreten Punkt auf dem Graphen ablesen und prüfen, welche Gleichung dieses Wertepaar liefert?

Lösung

1. Ablesen der senkrechten Asymptote bei \(x = 3\), was einen Nenner von \(x - 3\) impliziert. 2. Ablesen der waagerechten Asymptote bei \(y = -2\), was einen additiven Term von \(-2\) außerhalb des Bruches impliziert. 3. Überprüfung mit einem markanten Punkt auf dem Graphen, z. B. der Nullstelle bei \((4|0)\): \(0 = \frac{2}{4 - 3} - 2 \Rightarrow 0 = 2 - 2\) (wahr). 4. Die Funktion lautet somit \(y = \frac{2}{x - 3} - 2\).

Antwort

b) \(y = \frac{2}{x - 3} - 2\)
4132468
Gegeben ist die Funktion \(f: x \mapsto \frac{6}{x} - 3\) mit der Definitionsmenge \(\mathbb{D} = \mathbb{Q} \setminus \{0\}\). a) Berechne die Funktionswerte für \(x \in \{1; 2; 3; 6\}\). b) Bestimme die Nullstelle der Funktion \(f\). c) Welchem Wert nähern sich die Funktionswerte an, wenn \(x\) immer größer wird? Begründe deine Antwort kurz.

Denkanstöße

- Erinnere dich daran, wie man Funktionswerte berechnet, indem man die gegebenen Zahlen für die Variable einsetzt. - Was bedeutet es für den Funktionswert, wenn man eine Nullstelle sucht? - Überlege dir, was mit einem Bruch passiert, wenn der Nenner immer größer wird, während der Zähler gleich bleibt.

Lösung

1. Berechnung der Funktionswerte durch Einsetzen: \(f(1) = \frac{6}{1} - 3 = 3\) \(f(2) = \frac{6}{2} - 3 = 0\) \(f(3) = \frac{6}{3} - 3 = -1\) \(f(6) = \frac{6}{6} - 3 = -2\) 2. Bestimmung der Nullstelle durch Lösen der Gleichung \(f(x) = 0\): \(\frac{6}{x} - 3 = 0 \implies \frac{6}{x} = 3 \implies 6 = 3x \implies x = 2\). 3. Untersuchung des Grenzverhaltens: Wenn \(x\) immer größer wird, wird der Bruch \(\frac{6}{x}\) immer kleiner und nähert sich dem Wert \(0\) an. Damit nähert sich der gesamte Funktionsterm \(\frac{6}{x} - 3\) dem Wert \(0 - 3 = -3\) an.

Antwort

a) \(f(1) = 3\); \(f(2) = 0\); \(f(3) = -1\); \(f(6) = -2\). b) Die Nullstelle liegt bei \(x = 2\). c) Die Funktionswerte nähern sich dem Wert \(-3\) an, da der Teilterm \(\frac{6}{x}\) für sehr große \(x\) gegen \(0\) geht.
4132618
Gegeben ist die Funktion \(f\) mit der Gleichung \(f(x) = \frac{2}{x+4} - 3\). a) Bestimme die maximale Definitionsmenge \(\mathbb{D}\) der Funktion. b) Gib die Gleichungen der senkrechten und der waagerechten Asymptote an. c) Berechne die Koordinaten des Schnittpunkts des Graphen mit der \(y\)-Achse. d) Überprüfe rechnerisch, ob der Punkt \(P(-2 \mid -2)\) auf dem Graphen von \(f\) liegt.

Denkanstöße

- Überlege, für welchen Wert von \(x\) der Nenner des Bruchs null wird. - Welche Werte kann die Funktion für sehr große oder sehr kleine \(x\) niemals erreichen? - Wie lautet die \(x\)-Koordinate eines jeden Punktes, der auf der \(y\)-Achse liegt? - Was bedeutet es mathematisch, wenn ein Punkt auf einem Graphen liegen soll?

Lösung

1. Definitionsmenge bestimmen: Der Nenner darf nicht null werden. \(x + 4 = 0 \Rightarrow x = -4\). Also \(\mathbb{D} = \mathbb{R} \setminus \{-4\}\). 2. Asymptoten identifizieren: Die senkrechte Asymptote liegt an der Definitionslücke \(x = -4\). Die waagerechte Asymptote ergibt sich aus dem konstanten Summanden am Ende des Funktionsterms: \(y = -3\). 3. Schnittpunkt mit der \(y\)-Achse berechnen: Setze \(x = 0\) in die Gleichung ein. \(f(0) = \frac{2}{0+4} - 3 = \frac{2}{4} - 3 = 0{,}5 - 3 = -2{,}5\). Der Schnittpunkt ist \(S_y(0 \mid -2{,}5)\). 4. Punktprobe für \(P(-2 \mid -2)\): Setze \(x = -2\) ein und prüfe, ob der Funktionswert \(-2\) ergibt. \(f(-2) = \frac{2}{-2+4} - 3 = \frac{2}{2} - 3 = 1 - 3 = -2\). Die Bedingung \(-2 = -2\) ist erfüllt, der Punkt liegt auf dem Graphen.

Antwort

a) \(\mathbb{D} = \mathbb{R} \setminus \{-4\}\) b) Senkrechte Asymptote: \(x = -4\); Waagerechte Asymptote: \(y = -3\) c) \(S_y(0 \mid -2{,}5)\) d) Ja, der Punkt \(P\) liegt auf dem Graphen, da \(f(-2) = -2\).
4132648
Der Graph einer Funktion \(g\) entsteht durch Verschiebung des Graphen der Grundfunktion \(f(x) = \frac{1}{x}\). Dabei wird der Graph von \(f\) um 3 Einheiten nach links und um 2 Einheiten nach oben verschoben. a) Gib die Funktionsgleichung von \(g\) an. b) Bestimme die Gleichungen der senkrechten und der waagrechten Asymptote des Graphen von \(g\). c) Berechne die Koordinaten des Schnittpunkts des Graphen von \(g\) mit der \(y\)-Achse.

Denkanstöße

- Wie verändert sich ein Funktionsterm, wenn man den Graphen entlang der Achsen verschiebt? - Welcher Wert für \(x\) darf im Nenner nicht vorkommen? - Welcher Geraden nähert sich der Graph für sehr große oder sehr kleine \(x\)-Werte an? - Welchen \(x\)-Wert haben alle Punkte, die auf der \(y\)-Achse liegen?

Lösung

1. Eine Verschiebung um 3 Einheiten nach links entspricht einer Ersetzung von \(x\) durch \(x+3\). Eine Verschiebung um 2 Einheiten nach oben entspricht einer Addition von 2 zum Funktionsterm. Die neue Gleichung lautet \(g(x) = \frac{1}{x+3} + 2\). 2. Die senkrechte Asymptote liegt an der Definitionslücke des Nenners, also bei \(x + 3 = 0\), woraus \(x = -3\) folgt. 3. Die waagrechte Asymptote ergibt sich aus der Verschiebung in \(y\)-Richtung, also \(y = 2\). 4. Für den Schnittpunkt mit der \(y\)-Achse wird \(x = 0\) gesetzt: \(g(0) = \frac{1}{0+3} + 2 = \frac{1}{3} + \frac{6}{3} = \frac{7}{3}\). 5. Der Schnittpunkt liegt bei \(S_y(0 | \frac{7}{3})\) bzw. \(S_y(0 | 2{,}\bar{3})\).

Antwort

a) \(g(x) = \frac{1}{x+3} + 2\) b) Senkrechte Asymptote: \(x = -3\); waagrechte Asymptote: \(y = 2\) c) \(S_y(0 | \frac{7}{3})\)
4132658
Betrachte die Funktion \(f: x \mapsto \frac{-4}{x+2} + 1\). a) Bestimme die maximale Definitionsmenge \(\mathbb{D}\) und die Wertemenge \(\mathbb{W}\) der Funktion über der Grundmenge \(\mathbb{Q}\). b) Begründe kurz, warum die Zahl \(-2\) nicht in der Definitionsmenge enthalten sein kann. c) Gib die Gleichungen der beiden Asymptoten an.

Denkanstöße

- Was passiert mit einem Bruch, wenn man versucht, durch Null zu teilen? - Kann ein Bruch mit einer Zahl ungleich null im Zähler jemals den Gesamtwert null ergeben? - Welche Geraden sind die Asymptoten des Graphen einer verschobenen Hyperbel?

Lösung

1. Der Nenner eines Bruches darf nicht null werden. Aus \(x + 2 = 0\) folgt \(x = -2\). Somit ist \(\mathbb{D} = \mathbb{Q} \setminus \{-2\}\). 2. Da der Zähler des Bruches \(-4\) (ungleich null) ist, kann der gesamte Bruchterm \(\frac{-4}{x+2}\) niemals den Wert null annehmen. Folglich kann der Funktionswert \(f(x)\) niemals genau \(0 + 1 = 1\) sein. Somit ist \(\mathbb{W} = \mathbb{Q} \setminus \{1\}\). 3. Eine Division durch Null ist in der Mathematik nicht definiert, weshalb der Wert, der den Nenner zu Null macht, ausgeschlossen werden muss. 4. Die senkrechte Asymptote entspricht der Definitionslücke: \(x = -2\). 5. Die waagrechte Asymptote entspricht dem Wert, der nicht in der Wertemenge enthalten ist: \(y = 1\).

Antwort

a) \(\mathbb{D} = \mathbb{Q} \setminus \{-2\}\); \(\mathbb{W} = \mathbb{Q} \setminus \{1\}\) b) Da eine Division durch Null mathematisch nicht definiert ist, muss der Wert \(x = -2\), der den Nenner zu Null macht, ausgeschlossen werden. c) Senkrechte Asymptote: \(x = -2\); waagrechte Asymptote: \(y = 1\)
4132708
Gegeben ist die Funktion \(g: x \mapsto \frac{3}{x+1} + 2\) mit der Definitionsmenge \(D = \mathbb{Q} \setminus \{-1\}\). Untersuche rechnerisch für die folgenden Punkte, ob sie auf dem Graphen von \(g\) liegen. Falls ein Punkt nicht auf dem Graphen liegt, gib an, ob er sich oberhalb oder unterhalb des Graphen befindet: \(P_1(2 \mid 3)\), \(P_2(-2 \mid 1)\) und \(P_3(0 \mid 5)\).

Denkanstöße

- Was bedeutet es für die Koordinaten eines Punktes, wenn er auf einem Funktionsgraphen liegt? - Wie kannst du den y-Wert berechnen, den die Funktion an einer bestimmten Stelle hat? - Vergleiche den gegebenen y-Wert des Punktes mit dem Ergebnis deiner Rechnung.

Lösung

1. Einsetzen des x-Werts von \(P_1(2 \mid 3)\) in die Funktionsgleichung: \(g(2) = \frac{3}{2+1} + 2 = \frac{3}{3} + 2 = 1 + 2 = 3\). Da der berechnete Funktionswert mit der y-Koordinate übereinstimmt (\(3 = 3\)), liegt \(P_1\) auf dem Graphen. 2. Einsetzen des x-Werts von \(P_2(-2 \mid 1)\): \(g(-2) = \frac{3}{-2+1} + 2 = \frac{3}{-1} + 2 = -3 + 2 = -1\). Da die y-Koordinate des Punktes größer ist als der Funktionswert (\(1 > -1\)), liegt \(P_2\) oberhalb des Graphen. 3. Einsetzen des x-Werts von \(P_3(0 \mid 5)\): \(g(0) = \frac{3}{0+1} + 2 = \frac{3}{1} + 2 = 3 + 2 = 5\). Da der berechnete Funktionswert mit der y-Koordinate übereinstimmt (\(5 = 5\)), liegt \(P_3\) auf dem Graphen.

Antwort

Die Punkte \(P_1(2 \mid 3)\) und \(P_3(0 \mid 5)\) liegen auf dem Graphen der Funktion \(g\). Der Punkt \(P_2(-2 \mid 1)\) liegt oberhalb des Graphen.
4133288
Betrachte die Funktion \(g\) mit der Gleichung \(g(x) = \frac{6}{x-3} - 2\). a) Beschreibe, durch welche Verschiebungen der Graph von \(g\) aus dem Graphen der Grundfunktion \(p(x) = \frac{6}{x}\) hervorgeht. b) Überprüfe rechnerisch, ob der Graph der Funktion \(g\) durch den Koordinatenursprung verläuft. c) Für welchen Wert von \(x\) besitzt die Funktion den Funktionswert \(1\)?

Denkanstöße

- Wie verändern Zahlen im Nenner oder hinter dem Bruchstrich die Lage eines Graphen im Koordinatensystem? - Welche Koordinaten hat der Ursprung? - Wenn ein Funktionswert gegeben ist, suchst du dann nach \(x\) oder nach \(y\)?

Lösung

1. Identifikation der Verschiebungen: Der Term \((x-3)\) im Nenner entspricht einer Verschiebung um \(3\) Einheiten in positive x-Richtung. Die Konstante \(-2\) entspricht einer Verschiebung um \(2\) Einheiten in negative y-Richtung. 2. Überprüfung des Ursprungs: Der Koordinatenursprung ist der Punkt \((0|0)\). Einsetzen von \(x=0\) in \(g(x)\): \(g(0) = \frac{6}{0-3} - 2 = -2 - 2 = -4\). Da \(-4 \neq 0\), verläuft der Graph nicht durch den Ursprung. 3. Berechnung des x-Wertes für \(g(x)=1\): \(1 = \frac{6}{x-3} - 2 \Rightarrow 3 = \frac{6}{x-3} \Rightarrow x-3 = \frac{6}{3} = 2 \Rightarrow x = 5\).

Antwort

a) Der Graph ist um \(3\) Einheiten nach rechts und um \(2\) Einheiten nach unten verschoben. b) Nein, der Graph verläuft nicht durch den Ursprung, da \(g(0) = -4\). c) Der gesuchte Wert ist \(x = 5\).
4133398
Gegeben ist die Funktion \(h: x \mapsto \frac{3}{x+4} - 2\). Bestimme die maximale Definitionsmenge \(\mathbb{D}\) und die Gleichungen der beiden Asymptoten. Beschreibe zudem, wie der Graph von \(h\) durch Verschiebungen aus dem Graphen der Grundfunktion \(f(x) = \frac{3}{x}\) hervorgeht.

Denkanstöße

- Was darf man beim Rechnen mit Brüchen niemals tun? - Welchen Wert kann der gesamte Bruchterm niemals annehmen? - Wie erkennst du am Nenner den aus der Definitionsmenge ausgeschlossenen Wert? - Was passiert mit dem Graphen, wenn man am Ende der Funktionsgleichung eine Zahl addiert oder subtrahiert?

Lösung

1. Definitionsmenge bestimmen: Da der Nenner nicht null sein darf, gilt \(x + 4 \neq 0\), woraus \(x \neq -4\) folgt. Somit ist \(\mathbb{D} = \mathbb{R} \setminus \{-4\}\). 2. Senkrechte Asymptote: Die Definitionslücke liegt bei \(x = -4\), was der Gleichung der senkrechten Asymptote entspricht. 3. Waagrechte Asymptote: Der Term \(\frac{3}{x+4}\) nähert sich für sehr große oder sehr kleine \(x\)-Werte 0 an. Der Funktionswert nähert sich somit dem Wert \(-2\). Die waagrechte Asymptote ist \(y = -2\). 4. Verschiebungen beschreiben: Der Term \(x+4\) im Nenner bewirkt eine Verschiebung um \(4\) Einheiten nach links. Die Konstante \(-2\) am Ende des Terms bewirkt eine Verschiebung um \(2\) Einheiten nach unten.

Antwort

\(\mathbb{D} = \mathbb{R} \setminus \{-4\}\); Asymptoten: \(x = -4\) und \(y = -2\). Der Graph von \(h\) entsteht durch Verschiebung des Graphen von \(f\) um \(4\) Einheiten nach links und \(2\) Einheiten nach unten.
4323338
Die Abbildung zeigt die Graphen zweier gebrochen-rationaler Funktionen \(g\) und \(h\) in getrennten Koordinatensystemen. Beide Graphen sind durch Verschiebungen aus der Normalhyperbel \(f(x) = \frac{1}{x}\) entstanden. a) Bestimme die Gleichungen der beiden Asymptoten für den Graphen von \(g\) und gib die Funktionsgleichung von \(g\) an. b) Bestimme die Gleichungen der beiden Asymptoten für den Graphen von \(h\) und gib die Funktionsgleichung von \(h\) an.
Abbildung zur Aufgabe 432333

Denkanstöße

- Beobachte bei jedem Graphen, welchen Geraden sich die beiden Äste annähern. - Die senkrechte Asymptote bestimmt die Verschiebung im Nenner. - Die waagerechte Asymptote bestimmt den Summanden außerhalb des Bruchs.

Lösung

1. Für \(g\) liest man die senkrechte Asymptote \(x = -2\) und die waagerechte Asymptote \(y = -1\) ab. Die Verschiebung um \(2\) Einheiten nach links und \(1\) Einheit nach unten ergibt \(g(x) = \frac{1}{x+2} - 1\). 2. Für \(h\) liest man die senkrechte Asymptote \(x = 1\) und die waagerechte Asymptote \(y = 2\) ab. Die Verschiebung um \(1\) Einheit nach rechts und \(2\) Einheiten nach oben ergibt \(h(x) = \frac{1}{x-1} + 2\).

Antwort

a) Asymptoten: \(x = -2\) und \(y = -1\); \(g(x) = \frac{1}{x+2} - 1\) b) Asymptoten: \(x = 1\) und \(y = 2\); \(h(x) = \frac{1}{x-1} + 2\)
4331478
Betrachte den abgebildeten Graphen einer verschobenen Hyperbel. Welche der folgenden Funktionsgleichungen gehört zu diesem Graphen? a) \(f(x) = \frac{1}{x - 1} + 2\) b) \(f(x) = -\frac{1}{x - 1} + 2\) c) \(f(x) = -\frac{1}{x + 1} + 2\) d) \(f(x) = -\frac{1}{x - 1} - 2\)
Abbildung zur Aufgabe 433147

Denkanstöße

- Bestimme zuerst, welchen senkrechten und waagerechten Geraden sich der Graph annähert. - Prüfe anschließend das Vorzeichen des Zählers anhand des Verlaufs der beiden Äste. - Nutze einen gut ablesbaren Punkt für eine Punktprobe.

Lösung

1. Der Graph nähert sich der senkrechten Geraden \(x = 1\) und der waagerechten Geraden \(y = 2\). Daher hat die Funktion die Form \(f(x) = \frac{a}{x - 1} + 2\). 2. Der Punkt \(P(0 \mid 3)\) liegt auf dem Graphen. Einsetzen ergibt \(3 = \frac{a}{0 - 1} + 2\), also \(a = -1\). 3. Damit lautet die Funktion \(f(x) = -\frac{1}{x - 1} + 2\). Dies ist Antwort b).

Antwort

Die richtige Antwort ist b) \(f(x) = -\frac{1}{x - 1} + 2\).
4331558
Gegeben ist der Graph der Grundfunktion \(f(x) = \frac{1}{x}\) (gestrichelt). Der rote Graph \(g\) ist eine verschobene Hyperbel dieser Form. Bestimme die Lage der Asymptoten und gib den Funktionsterm für \(g\) an.
Abbildung zur Aufgabe 433155

Denkanstöße

- Lies ab, welchem x-Wert sich der rote Graph senkrecht annähert und welchem y-Wert er sich waagerecht annähert. - Die waagerechte Asymptote verrät dir die Verschiebung nach oben oder unten. - Die senkrechte Asymptote (wo die Funktion nicht definiert ist) zeigt dir die Verschiebung nach links oder rechts.

Lösung

1. Asymptoten ablesen: Die senkrechte Asymptote liegt bei \(x = -2\), die waagerechte bei \(y = 2\). 2. Verschiebung bestimmen: Der Graph der Grundfunktion \(f(x) = \frac{1}{x}\) ist um \(2\) Einheiten nach links und um \(2\) Einheiten nach oben verschoben. 3. Funktionsterm aufstellen: Aus der Standardform \(g(x) = \frac{1}{x-x_0} + y_0\) folgt mit \(x_0 = -2\) und \(y_0 = 2\) der Term \(g(x) = \frac{1}{x+2} + 2\). 4. Überprüfung durch Punktprobe: Für \(x = -1\) gilt \(g(-1) = \frac{1}{-1+2} + 2 = 3\). Dies passt zum Graphen.

Antwort

Die Asymptoten liegen bei \(x = -2\) und \(y = 2\). Der Funktionsterm lautet \(g(x) = \frac{1}{x+2} + 2\).
4332928
Gegeben ist der Graph einer Funktion \(f\) mit der Funktionsgleichung \(f(x) = \frac{1}{x-d} + e\). a) Bestimme die Definitionslücke der Funktion und gib die Gleichung der senkrechten Asymptote an. Welchen Wert muss \(d\) haben? b) Lies die Gleichung der waagerechten Asymptote aus dem Koordinatensystem ab und bestimme damit den Wert von \(e\). c) Wähle einen Punkt \(P(x \mid y)\) auf dem Graphen, dessen Koordinaten ganzzahlig sind. Zeige rechnerisch, dass dieser Punkt die Funktionsgleichung erfüllt. d) Beschreibe das Verhalten der Funktionswerte \(f(x)\), wenn die \(x\)-Werte sehr groß werden.
Abbildung zur Aufgabe 433292

Denkanstöße

- Beobachte, bei welchem \(x\)-Wert die Funktionswerte betragsmäßig stark wachsen. - Beobachte, welchem festen Wert sich der Graph für große Beträge von \(x\) nähert. - Setze die Koordinaten eines ganzzahligen Punkts in die Funktion ein.

Lösung

1. Aus dem Graphen liest man die senkrechte Asymptote \(x = 3\) ab. Daher liegt die Definitionslücke bei \(x = 3\), und es gilt \(d = 3\). 2. Die waagerechte Asymptote lautet \(y = 2\). Daher gilt \(e = 2\), und die Funktion lautet \(f(x) = \frac{1}{x-3} + 2\). 3. Ein gut ablesbarer Punkt ist \(P(4 \mid 3)\). Es gilt \(f(4) = \frac{1}{4-3} + 2 = 3\), also erfüllt der Punkt die Gleichung. 4. Für große positive \(x\)-Werte nähert sich \(\frac{1}{x-3}\) dem Wert \(0\). Daher nähern sich die Funktionswerte dem Wert \(2\).

Antwort

a) Definitionslücke: \(x = 3\); senkrechte Asymptote: \(x = 3\); \(d = 3\) b) Waagerechte Asymptote: \(y = 2\); \(e = 2\) c) Für \(P(4 \mid 3)\) gilt \(f(4) = \frac{1}{4-3} + 2 = 3\). d) Die Funktionswerte nähern sich dem Wert \(2\).
4332948
Gegeben ist der Graph einer gebrochen-rationalen Funktion \(f\) mit der Funktionsgleichung \(f(x) = \frac{2}{x - d} + e\). a) Bestimme die Gleichungen der senkrechten und der waagerechten Asymptote durch Ablesen aus dem Koordinatensystem. b) Ermittle die Werte für die Parameter \(d\) und \(e\). c) Berechne die Koordinaten des Schnittpunkts des Graphen mit der \(x\)-Achse.
Abbildung zur Aufgabe 433294

Denkanstöße

- Die senkrechte Asymptote findest du dort, wo der Graph gegen unendlich strebt, ohne den entsprechenden \(x\)-Wert je zu erreichen. - Überlege, für welchen Wert von \(x\) der Nenner des Bruchs null wird. - Schau dir an, welchem \(y\)-Wert sich der Graph für sehr große oder sehr kleine \(x\)-Werte annähert. - Ein Schnittpunkt mit der \(x\)-Achse hat immer den \(y\)-Wert null.

Lösung

1. Aus dem Graphen lässt sich die senkrechte Asymptote bei \(x = 1\) und die waagerechte Asymptote bei \(y = 1\) ablesen. 2. Die senkrechte Asymptote liegt an der Definitionslücke. Da der Nenner \(x - d\) für \(x = 1\) null werden muss, folgt \(1 - d = 0\), also \(d = 1\). 3. Die waagerechte Asymptote entspricht dem konstanten Glied der Funktionsgleichung, daher ist \(e = 1\). Die vollständige Funktionsgleichung lautet \(f(x) = \frac{2}{x - 1} + 1\). 4. Um den Schnittpunkt mit der \(x\)-Achse zu finden, setzt man \(f(x) = 0\): \(0 = \frac{2}{x - 1} + 1 \implies -1 = \frac{2}{x - 1} \implies -(x - 1) = 2 \implies -x + 1 = 2 \implies x = -1\). Der Schnittpunkt liegt bei \(N(-1 \mid 0)\).

Antwort

a) Senkrechte Asymptote: \(x = 1\); waagerechte Asymptote: \(y = 1\). b) \(d = 1\) und \(e = 1\). c) Der Schnittpunkt mit der \(x\)-Achse ist \(N(-1 \mid 0)\).
4332968
Ordne die folgenden vier Funktionsgleichungen den abgebildeten Graphen zu. Begründe deine Entscheidung mithilfe der Asymptoten. 1) \(f_1(x) = \frac{1}{x + 2} - 1\) 2) \(f_2(x) = \frac{1}{x - 3} + 1\) 3) \(f_3(x) = \frac{1}{x + 1} + 2\) 4) \(f_4(x) = \frac{1}{x - 2} - 2\)
Abbildung zur Aufgabe 433296

Denkanstöße

- Wo liegt die Definitionslücke? Schau dir an, an welcher Stelle sich der Graph einer senkrechten Geraden annähert. - Wohin nähert sich der Graph für sehr große oder sehr kleine x-Werte an? Diese waagrechte Linie gibt den Wert hinter dem Bruch an. - Vergleiche die Verschiebungen in x- und y-Richtung mit den Zahlen in den Funktionstermen.

Lösung

1. Graph (A) hat eine senkrechte Asymptote bei \(x = 3\) (Definitionslücke) und eine waagrechte Asymptote bei \(y = 1\). Dies entspricht der Funktionsgleichung \(f_2(x) = \frac{1}{x - 3} + 1\). 2. Graph (B) hat eine senkrechte Asymptote bei \(x = -2\) und eine waagrechte Asymptote bei \(y = -1\). Dies entspricht der Funktionsgleichung \(f_1(x) = \frac{1}{x + 2} - 1\). 3. Graph (C) hat eine senkrechte Asymptote bei \(x = 2\) und eine waagrechte Asymptote bei \(y = -2\). Dies entspricht der Funktionsgleichung \(f_4(x) = \frac{1}{x - 2} - 2\). 4. Graph (D) hat eine senkrechte Asymptote bei \(x = -1\) und eine waagrechte Asymptote bei \(y = 2\). Dies entspricht der Funktionsgleichung \(f_3(x) = \frac{1}{x + 1} + 2\).

Antwort

(A) gehört zu 2), (B) gehört zu 1), (C) gehört zu 4), (D) gehört zu 3).
4332998
Betrachte die beiden Graphen der Funktionen \(f\) und \(g\). a) Bestimme für jeden Graphen die Gleichungen der waagerechten und der senkrechten Asymptote. b) Ermittle mithilfe der markierten Punkte \(P\) und \(Q\) die zugehörigen Funktionsterme in der Form \(y = \frac{a}{x - x_0} + y_0\).
Abbildung zur Aufgabe 433299

Denkanstöße

- Schätze zuerst die senkrechten und waagerechten Annäherungsgeraden der beiden Graphen. - Setze danach den jeweils markierten Punkt in den Ansatz ein, um den Faktor \(a\) zu bestimmen. - Kontrolliere, ob Vorzeichen und Lage der Äste zum gefundenen Term passen.

Lösung

1. Für Graph \(f\) liegt die senkrechte Asymptote bei \(x = 1\) und die waagerechte Asymptote bei \(y = 2\). Der Ansatz lautet \(f(x) = \frac{a}{x - 1} + 2\). Einsetzen von \(P(2 \mid 3)\) ergibt \(3 = \frac{a}{2 - 1} + 2 \Rightarrow a = 1\). Somit gilt \(f(x) = \frac{1}{x - 1} + 2\). 2. Für Graph \(g\) liegt die senkrechte Asymptote bei \(x = -2\) und die waagerechte Asymptote bei \(y = -1\). Der Ansatz lautet \(g(x) = \frac{a}{x + 2} - 1\). Einsetzen von \(Q(0 \mid -1{,}5)\) ergibt \(-1{,}5 = \frac{a}{2} - 1 \Rightarrow -0{,}5 = \frac{a}{2} \Rightarrow a = -1\). Somit gilt \(g(x) = -\frac{1}{x + 2} - 1\).

Antwort

a) Für \(f\): senkrechte Asymptote \(x = 1\), waagerechte Asymptote \(y = 2\); für \(g\): senkrechte Asymptote \(x = -2\), waagerechte Asymptote \(y = -1\). b) \(f(x) = \frac{1}{x - 1} + 2\); \(g(x) = -\frac{1}{x + 2} - 1\).
4333198
Der Graph einer Funktion mit dem Term \(f(x) = \frac{a}{x+b} + c\) ist eine verschobene Hyperbel. Bestimme die Werte der Parameter \(b\) und \(c\) mithilfe der Asymptoten und berechne anschließend den Wert von \(a\) mithilfe eines markierten Punktes auf dem Graphen.
Abbildung zur Aufgabe 433319

Denkanstöße

- Beobachte, bei welchem \(x\)-Wert sich der Graph einer senkrechten Geraden annähert. Das gibt Aufschluss über den Nenner. - Beobachte, welcher waagerechten Geraden sich der Graph für große Beträge von \(x\) annähert. - Setze anschließend den markierten Punkt ein, um den Streckfaktor zu bestimmen.

Lösung

1. Die senkrechte Asymptote liegt bei \(x = 2\), woraus \(b = -2\) folgt. Die waagerechte Asymptote liegt bei \(y = 1\), also ist \(c = 1\). Der Funktionsterm lautet zunächst \(f(x) = \frac{a}{x-2} + 1\). 2. Der markierte Punkt \(P(5 \mid 2)\) liegt auf dem Graphen. Einsetzen ergibt \(2 = \frac{a}{5-2} + 1\). 3. Daraus folgt \(1 = \frac{a}{3} \Rightarrow a = 3\). Der gesuchte Funktionsterm ist \(f(x) = \frac{3}{x-2} + 1\).

Antwort

\(b = -2\), \(c = 1\), \(a = 3\)
4333268
Ein Graph nähert sich der \(y\)-Achse und der waagerechten Geraden \(y = 2\) an. Bestimme den Funktionsterm in der Form \(f(x) = \frac{a}{x} + c\) mithilfe des markierten Punktes.
Abbildung zur Aufgabe 433326

Denkanstöße

- Wenn die \(y\)-Achse die Asymptote ist, lautet der Nenner einfach \(x\). - Beobachte, welcher Wert für große Beträge von \(x\) übrig bleibt. - Nutze den Punkt \(P\) zum Einsetzen.

Lösung

1. Da sich der Graph der \(y\)-Achse annähert, ist die senkrechte Asymptote \(x = 0\). Der Nenner bleibt daher \(x\). 2. Die waagerechte Asymptote ist \(y = 2\), also beträgt die Verschiebung in \(y\)-Richtung \(2\). 3. Einsetzen von \(P(1 \mid -1)\) in \(f(x) = \frac{a}{x} + 2\) ergibt \(-1 = \frac{a}{1} + 2\). 4. Daraus folgt \(a = -3\). Der Term ist \(f(x) = -\frac{3}{x} + 2\).

Antwort

\(f(x) = -\frac{3}{x} + 2\)
4344098
Die Abbildung zeigt den Graphen einer gebrochen-rationalen Funktion \(f\). Der Graph ist eine verschobene Hyperbel. Bestimme einen möglichen Funktionsterm für \(f\).
Abbildung zur Aufgabe 434409

Denkanstöße

- Beobachte zuerst, welcher waagerechten Geraden sich der Graph für große Beträge von \(x\) annähert. - Beobachte, bei welchem \(x\)-Wert die Funktionswerte betragsmäßig stark wachsen. - Wähle einen Punkt auf dem Graphen, dessen Koordinaten du exakt ablesen kannst. - Überlege, wie sich der Funktionsterm bei einer Verschiebung nach oben oder unten verändert.

Lösung

1. Aus dem Graphen lässt sich die waagerechte Asymptote bei \(y = 3\) ablesen. Dies entspricht dem konstanten Summanden im Funktionsterm: \(f(x) = \frac{a}{x} + 3\). 2. Die senkrechte Asymptote liegt bei \(x = 0\), was der Grundform einer Hyperbel entspricht. 3. Zur Bestimmung des Streckfaktors \(a\) wird ein gut ablesbarer Punkt des Graphen gewählt, zum Beispiel \(P(1 \mid 4)\). 4. Einsetzen ergibt \(4 = \frac{a}{1} + 3\). Daraus folgt \(a = 1\). 5. Der Funktionsterm lautet \(f(x) = \frac{1}{x} + 3\).

Antwort

Ein möglicher Funktionsterm ist \(f(x) = \frac{1}{x} + 3\).
4129148
Der Graph einer gebrochen-rationalen Funktion der Form \(g(x) = \frac{k}{x-x_0} + y_0\) hat die waagerechte Asymptote \(y = -1\) und die senkrechte Asymptote \(x = 4\). Zudem verläuft der Graph durch den Punkt \(P(6 \mid 1)\). a) Ermittle die Funktionsgleichung von \(g\). b) Erkläre mathematisch, warum es keinen \(x\)-Wert gibt, für den die Funktion den Wert \(-1\) annimmt.

Denkanstöße

- Wie hängen die Werte der Asymptoten mit den Variablen \(x_0\) und \(y_0\) in der allgemeinen Formel zusammen? - Wie kannst du einen gegebenen Punkt nutzen, um eine unbekannte Konstante in einer Gleichung zu finden? - Was müsste passieren, damit ein Bruch den Wert Null ergibt? Ist das hier möglich?

Lösung

1. Identifikation der Parameter aus den Asymptoten: Die senkrechte Asymptote bei \(x = 4\) bedeutet \(x_0 = 4\). Die waagerechte Asymptote bei \(y = -1\) bedeutet \(y_0 = -1\). Die vorläufige Gleichung lautet \(g(x) = \frac{k}{x-4} - 1\). 2. Bestimmung von \(k\) mithilfe des Punktes \(P(6 \mid 1)\): Einsetzen der Koordinaten ergibt \(1 = \frac{k}{6-4} - 1\). 3. Auflösen nach \(k\): \(2 = \frac{k}{2} \Rightarrow k = 4\). Die Gleichung lautet \(g(x) = \frac{4}{x-4} - 1\). 4. Erklärung für Teil b): Um \(g(x) = -1\) zu lösen, müsste \(-1 = \frac{4}{x-4} - 1\) gelten, was zu \(0 = \frac{4}{x-4}\) führt. Da ein Bruch nur dann Null ist, wenn sein Zähler Null ist, und hier der Zähler \(4\) konstant ist, gibt es keine Lösung. Dies bestätigt die Eigenschaft der waagerechten Asymptote.

Antwort

a) \(g(x) = \frac{4}{x-4} - 1\) b) Der Wert \(-1\) wird nie erreicht, da der Term \(\frac{4}{x-4}\) für keine reelle Zahl \(x\) den Wert \(0\) annehmen kann.
4132288
Gegeben ist die Funktion \(f\) mit der Funktionsgleichung \(f(x) = \frac{4}{x-1} + 2\). a) Bestimme die Definitionsmenge \(\mathbb{D}\) und die Wertemenge \(\mathbb{W}\) der Funktion. b) Gib die Gleichungen der waagerechten und der senkrechten Asymptote an. c) Berechne den Schnittpunkt des Graphen mit der \(y\)-Achse.

Denkanstöße

- Was darf man im Nenner eines Bruchs niemals einsetzen? - Welchen Wert kann der gesamte Bruchterm niemals annehmen, egal wie groß die eingesetzte Zahl ist? - Welche \(x\)-Koordinate hat ein Punkt auf der \(y\)-Achse?

Lösung

1. Bestimmung der Definitionsmenge: Der Nenner darf nicht null werden. \(x - 1 = 0 \Rightarrow x = 1\). Somit ist \(\mathbb{D} = \mathbb{R} \setminus \{1\}\). 2. Bestimmung der senkrechten Asymptote: Diese liegt an der Definitionslücke bei \(x = 1\). 3. Bestimmung der waagerechten Asymptote: Für sehr große oder sehr kleine \(x\)-Werte geht der Term \(\frac{4}{x-1}\) gegen \(0\). Der Funktionswert nähert sich also dem Wert \(2\) an. Die waagerechte Asymptote ist \(y = 2\). 4. Bestimmung der Wertemenge: Da der Graph der waagerechten Asymptote beliebig nahe kommt, sie aber nie erreicht, ist \(\mathbb{W} = \mathbb{R} \setminus \{2\}\). 5. Berechnung des Schnittpunkts mit der \(y\)-Achse: Setze \(x = 0\) in die Funktionsgleichung ein: \(f(0) = \frac{4}{0-1} + 2 = \frac{4}{-1} + 2 = -4 + 2 = -2\). Der Schnittpunkt ist \(S_y(0 \mid -2)\).

Antwort

a) \(\mathbb{D} = \mathbb{R} \setminus \{1\}\); \(\mathbb{W} = \mathbb{R} \setminus \{2\}\) b) Senkrechte Asymptote: \(x = 1\); waagerechte Asymptote: \(y = 2\) c) \(S_y(0 \mid -2)\)
4132298
Zwei Schüler diskutieren über den Verlauf des Graphen der Funktion \(g(x) = \frac{-2}{x+3}\). Lukas behauptet: „Da im Zähler eine negative Zahl steht, liegen die Äste der Hyperbel im II. und IV. Quadranten des durch die Asymptoten gebildeten Koordinatensystems.“ Sophie erwidert: „Der Graph muss aber durch den Punkt \(P(-1 \mid -1)\) verlaufen.“ a) Überprüfe rechnerisch, ob Sophies Aussage wahr ist. b) Entscheide, ob Lukas mit seiner Beschreibung des Verlaufs recht hat, und begründe deine Antwort kurz. c) Bestimme den Wert für \(x\), an dem die Funktion den Wert \(g(x) = -0{,}5\) annimmt.

Denkanstöße

- Wie prüft man allgemein, ob ein Punkt auf einem Funktionsgraphen liegt? - Erinnere dich an den Einfluss des Vorzeichens des Streckungsfaktors \(k\) bei Hyperbeln. - Wie löst man eine Gleichung, bei der die Unbekannte im Nenner steht?

Lösung

1. Überprüfung des Punktes \(P(-1 \mid -1)\): Setze \(x = -1\) in \(g(x)\) ein: \(g(-1) = \frac{-2}{-1+3} = \frac{-2}{2} = -1\). Sophies Aussage ist wahr. 2. Beurteilung von Lukas' Aussage: Die Grundhyperbel \(y = \frac{k}{x}\) liegt bei \(k < 0\) im II. und IV. Quadranten. Da \(g(x)\) eine verschobene Hyperbel mit \(k = -2\) ist, bleibt diese Orientierung relativ zu den Asymptoten erhalten. Lukas hat recht. 3. Berechnung der Stelle für \(g(x) = -0{,}5\): Löse die Gleichung \(\frac{-2}{x+3} = -0{,}5\). Multiplikation mit \((x+3)\) ergibt \(-2 = -0{,}5 \cdot (x+3)\). Division durch \(-0{,}5\) ergibt \(4 = x + 3\). Daraus folgt \(x = 1\).

Antwort

a) Die Aussage ist wahr, da \(g(-1) = -1\). b) Lukas hat recht, da der Zähler \(k = -2\) negativ ist, was die Lage der Hyperbeläste im II. und IV. Quadranten (relativ zu den Asymptoten) bestimmt. c) \(x = 1\)
4132448
Gegeben ist die Funktion \(g(x) = \frac{2}{x + 1} - 4\). a) An welcher Stelle \(x\) besitzt der Graph der Funktion eine senkrechte Asymptote? b) Bestimme den Schnittpunkt des Graphen mit der \(y\)-Achse. c) Berechne die Nullstelle der Funktion. d) Beschreibe, wie der Graph von \(g\) aus dem Graphen der Grundfunktion \(h(x) = \frac{2}{x}\) hervorgeht.

Denkanstöße

- Wann wird der Nenner eines Bruchs Null? - Welchen \(x\)-Wert haben alle Punkte, die auf der \(y\)-Achse liegen? - Wie muss der Funktionsterm aussehen, damit das Ergebnis Null wird? - Erinnere dich an die allgemeine Form \(y = \frac{k}{x - x_0} + y_0\). Was bewirken \(x_0\) und \(y_0\)?

Lösung

1. Senkrechte Asymptote: Diese liegt an der Definitionslücke, also dort, wo der Nenner Null wird: \(x + 1 = 0 \implies x = -1\). 2. Schnittpunkt mit der \(y\)-Achse: Setze \(x = 0\) ein: \(g(0) = \frac{2}{0 + 1} - 4 = 2 - 4 = -2\). Der Schnittpunkt ist \(S_y(0 | -2)\). 3. Nullstelle berechnen: Setze \(g(x) = 0\): \(0 = \frac{2}{x + 1} - 4\) \(4 = \frac{2}{x + 1}\) \(4(x + 1) = 2\) \(x + 1 = 0{,}5\) \(x = -0{,}5\) 4. Vergleich mit \(h(x) = \frac{2}{x}\): Der Graph ist um \(1\) Einheit nach links (wegen \(x + 1\)) und um \(4\) Einheiten nach unten (wegen \(- 4\)) verschoben.

Antwort

a) Senkrechte Asymptote bei \(x = -1\). b) Der Schnittpunkt mit der \(y\)-Achse ist \(S_y(0 | -2)\). c) Die Nullstelle liegt bei \(x = -0{,}5\). d) Der Graph von \(g\) entsteht durch eine Verschiebung des Graphen von \(h\) um eine Einheit nach links und vier Einheiten nach unten.
4132478
Betrachte die Funktion \(g\) mit der Gleichung \(g(x) = \frac{-10}{x} + 2\). a) Bestimme den Wert für \(x\), für den der Funktionswert \(g(x) = 7\) ist. b) Für welche positiven Werte von \(x\) sind die Funktionswerte von \(g\) positiv? c) Welcher der beiden Funktionswerte \(g(10)\) oder \(g(100)\) ist größer? Begründe deine Entscheidung ohne eine vollständige Berechnung, indem du die Struktur des Funktionsterms betrachtest.

Denkanstöße

- Wie kannst du eine Gleichung nach \(x\) auflösen, wenn \(x\) im Nenner steht? - Achte bei Ungleichungen darauf, ob du mit einer positiven oder negativen Zahl multiplizierst. - Schau dir den Term \(\frac{10}{x}\) genau an: Was passiert mit seiner Größe, wenn \(x\) von \(10\) auf \(100\) ansteigt?

Lösung

1. Bestimmung von \(x\) für \(g(x) = 7\): \(\frac{-10}{x} + 2 = 7 \implies \frac{-10}{x} = 5 \implies -10 = 5x \implies x = -2\). 2. Bestimmung positiver Funktionswerte für \(x > 0\): \(\frac{-10}{x} + 2 > 0 \implies 2 > \frac{10}{x}\). Da \(x > 0\), kann man mit \(x\) multiplizieren: \(2x > 10 \implies x > 5\). 3. Vergleich von \(g(10)\) und \(g(100)\): Bei positivem \(x\) wird der abgezogene Betrag \(\frac{10}{x}\) immer kleiner, je größer \(x\) ist. Da dieser Term in \(g(x) = 2 - \frac{10}{x}\) subtrahiert wird, wird das Gesamtergebnis größer, wenn \(x\) steigt. Somit ist \(g(100) > g(10)\).

Antwort

a) Für \(x = -2\) ist der Funktionswert \(7\). b) Die Funktionswerte sind für \(x > 5\) positiv. c) \(g(100)\) ist größer als \(g(10)\). Begründung: Da \(\frac{10}{x}\) für wachsende \(x\) kleiner wird, wird bei der Rechnung \(2 - \frac{10}{x}\) von \(2\) ein immer kleinerer Wert abgezogen, wodurch das Ergebnis steigt.
4132628
Der Graph einer gebrochen-rationalen Funktion \(g\) ist eine verschobene Hyperbel mit der senkrechten Asymptote \(x = 2\) und der waagerechten Asymptote \(y = -1\). Zudem ist bekannt, dass der Graph durch den Punkt \(Q(3 \mid 1)\) verläuft. a) Bestimme den Funktionsterm von \(g\) in der Form \(g(x) = \frac{a}{x-b} + c\). b) Berechne die Nullstelle der Funktion \(g\).

Denkanstöße

- Wie hängen die Asymptoten mit den Parametern \(b\) und \(c\) in der Formel zusammen? - Wie kannst du einen gegebenen Punkt nutzen, um eine unbekannte Variable in einer Gleichung zu finden? - Was ist die Bedingung für eine Nullstelle?

Lösung

1. Parameter \(b\) und \(c\) aus den Asymptoten bestimmen: Die senkrechte Asymptote \(x = 2\) gibt die Verschiebung in \(x\)-Richtung an (\(b = 2\)). Die waagerechte Asymptote \(y = -1\) gibt die Verschiebung in \(y\)-Richtung an (\(c = -1\)). Der Ansatz lautet \(g(x) = \frac{a}{x-2} - 1\). 2. Parameter \(a\) mit dem Punkt \(Q(3 \mid 1)\) bestimmen: Setze die Koordinaten in den Ansatz ein. \(1 = \frac{a}{3-2} - 1 \Rightarrow 1 = \frac{a}{1} - 1 \Rightarrow 1 = a - 1 \Rightarrow a = 2\). Die Funktionsgleichung ist \(g(x) = \frac{2}{x-2} - 1\). 3. Nullstelle berechnen: Setze \(g(x) = 0\). \(0 = \frac{2}{x-2} - 1 \Rightarrow 1 = \frac{2}{x-2} \Rightarrow x - 2 = 2 \Rightarrow x = 4\). Die Nullstelle liegt bei \(x = 4\).

Antwort

a) \(g(x) = \frac{2}{x-2} - 1\) b) Die Nullstelle ist \(x = 4\).
4132668
Eine verschobene Hyperbel wird durch die Funktionsgleichung \(k(x) = \frac{a}{x-2} + 3\) beschrieben. a) Der Punkt \(P(4 | 5)\) liegt auf dem Graphen der Funktion. Berechne den Wert des Parameters \(a\). b) Ermittle die Nullstelle der Funktion \(k\) unter Verwendung des in Teilaufgabe a) berechneten Wertes für \(a\).

Denkanstöße

- Was bedeutet es für die Gleichung, wenn ein Punkt auf dem Graphen liegt? - Wie geht man vor, wenn man eine unbekannte Zahl in einer Formel sucht? - Welche Bedingung muss für den Funktionswert an einer Nullstelle erfüllt sein?

Lösung

1. Um \(a\) zu finden, werden die Koordinaten von \(P(4 | 5)\) in die Gleichung eingesetzt: \(5 = \frac{a}{4-2} + 3\). 2. Vereinfachen der Gleichung: \(5 = \frac{a}{2} + 3\). 3. Subtraktion von 3 auf beiden Seiten: \(2 = \frac{a}{2}\). 4. Multiplikation mit 2 ergibt \(a = 4\). 5. Zur Berechnung der Nullstelle wird \(k(x) = 0\) gesetzt: \(0 = \frac{4}{x-2} + 3\). 6. Umstellen der Gleichung: \(-3 = \frac{4}{x-2}\). 7. Multiplikation mit \((x-2)\): \(-3(x-2) = 4 \Rightarrow -3x + 6 = 4\). 8. Auflösen nach \(x\): \(-3x = -2 \Rightarrow x = \frac{2}{3}\).

Antwort

a) \(a = 4\) b) Die Nullstelle liegt bei \(x = \frac{2}{3}\).
4132718
Die Funktion \(h\) ist gegeben durch \(h(x) = \frac{k}{x-4} - 3\). 1. Bestimme den Wert des Parameters \(k\), wenn bekannt ist, dass der Punkt \(Q(6|1)\) auf dem Graphen von \(h\) liegt. 2. Überprüfe für den so ermittelten Wert von \(k\), ob der Punkt \(R(2|-5)\) oberhalb oder unterhalb des Graphen von \(h\) liegt.

Denkanstöße

- Wenn ein Punkt auf einem Graphen liegt, muss seine x- und y-Koordinate die Funktionsgleichung erfüllen. - Kannst du die Gleichung nach dem unbekannten Buchstaben umstellen? - Nutze den berechneten Wert, um die vollständige Funktionsgleichung aufzuschreiben. - Verfahre im zweiten Schritt wie bei der Prüfung der Punktlage.

Lösung

1. Um \(k\) zu bestimmen, werden die Koordinaten von \(Q(6|1)\) in die Gleichung \(y = \frac{k}{x-4} - 3\) eingesetzt: \(1 = \frac{k}{6-4} - 3\). Dies vereinfacht sich zu \(1 = \frac{k}{2} - 3\). Durch Addition von 3 erhält man \(4 = \frac{k}{2}\), woraus durch Multiplikation mit 2 folgt: \(k = 8\). 2. Mit \(k=8\) lautet die Funktion \(h(x) = \frac{8}{x-4} - 3\). 3. Einsetzen des x-Werts von \(R(2|-5)\): \(h(2) = \frac{8}{2-4} - 3 = \frac{8}{-2} - 3 = -4 - 3 = -7\). 4. Vergleich der y-Koordinate von \(R\) mit dem Funktionswert: Da \(-5 > -7\), liegt der Punkt \(R\) oberhalb des Graphen.

Antwort

1. Der Parameter ist \(k = 8\). 2. Der Punkt \(R(2|-5)\) liegt oberhalb des Graphen von \(h\).
4132748
Gegeben ist die Funktion \(h\) mit der Gleichung \(h(x) = \frac{-2}{x - 4} + 1\). a) Bestimme die maximale Definitionsmenge \(D\) (für \(D \subseteq \mathbb{Q}\)) und die Gleichungen der beiden Asymptoten. b) Berechne den Funktionswert an der Stelle \(x = 2\). c) Begründe ohne Zeichnung, warum der Graph der Funktion \(h\) die Gerade \(y = 1\) niemals schneidet.

Denkanstöße

- Was darf man beim Rechnen mit Brüchen niemals tun? - Setze für die Begründung den Funktionsterm mit dem Wert der Asymptote gleich. - Wie verhält sich ein Bruch, wenn sein Zähler eine feste Zahl ungleich null ist?

Lösung

1. Die Definitionsmenge \(D\) enthält alle rationalen Zahlen außer der Nullstelle des Nenners: \(x - 4 = 0 \Rightarrow x = 4\). Also \(D = \mathbb{Q} \setminus \{4\}\). 2. Die senkrechte Asymptote liegt bei \(x = 4\). Die waagerechte Asymptote liegt bei \(y = 1\). 3. Berechnung von \(h(2)\): \(h(2) = \frac{-2}{2 - 4} + 1 = \frac{-2}{-2} + 1 = 1 + 1 = 2\). 4. Begründung für Teil c): Damit der Graph die Gerade \(y = 1\) schneiden würde, müsste die Gleichung \(\frac{-2}{x - 4} + 1 = 1\) eine Lösung besitzen. Dies führt auf \(\frac{-2}{x - 4} = 0\). Ein Bruch ist jedoch nur dann null, wenn sein Zähler null ist. Da der Zähler hier konstant \(-2\) ist, kann der Ausdruck niemals null werden.

Antwort

a) \(D = \mathbb{Q} \setminus \{4\}\); senkrechte Asymptote \(x = 4\), waagerechte Asymptote \(y = 1\). b) \(h(2) = 2\). c) Der Term \(\frac{-2}{x - 4}\) kann niemals den Wert \(0\) annehmen, da der Zähler \(-2 \neq 0\) ist. Daher kann \(h(x)\) niemals exakt den Wert \(1\) erreichen.
4133158
Gegeben ist die Funktion \(f(x) = \frac{4}{x+2} - 1\). a) Bestimme die Gleichungen der senkrechten und der waagerechten Asymptote. b) Berechne die Schnittpunkte des Graphen mit den Koordinatenachsen. c) Betrachte die Funktion \(g(x) = \frac{4}{x+2}\). Begründe, warum der Graph von \(g\) keinen Schnittpunkt mit der \(x\)-Achse besitzt, der Graph von \(f\) hingegen schon.

Denkanstöße

- Wann ist ein Bruch gleich Null? - Was passiert mit dem Funktionswert, wenn \(x\) sehr groß oder sehr klein wird? - Welcher \(x\)-Wert darf im Nenner nicht eingesetzt werden? - Wie verändert der Term \(-1\) die Lage des Graphen im Vergleich zur Grundfunktion?

Lösung

1. Bestimmung der senkrechten Asymptote durch die Definitionslücke: \(x + 2 = 0 \Rightarrow x = -2\). 2. Bestimmung der waagerechten Asymptote durch den konstanten Term: \(y = -1\). 3. Berechnung des \(y\)-Achsenabschnitts: \(f(0) = \frac{4}{0+2} - 1 = 2 - 1 = 1\). Schnittpunkt ist \((0|1)\). 4. Berechnung der Nullstelle: \(0 = \frac{4}{x+2} - 1 \Rightarrow 1 = \frac{4}{x+2} \Rightarrow x + 2 = 4 \Rightarrow x = 2\). Schnittpunkt ist \((2|0)\). 5. Vergleich der Funktionen: Der Graph von \(g(x)\) hat die waagerechte Asymptote \(y = 0\) (\(x\)-Achse). Da der Zähler \(4\) nie Null wird, kann die Funktion den Wert \(0\) nicht annehmen. Der Graph von \(f(x)\) ist gegenüber \(g(x)\) um eine Einheit nach unten verschoben, sodass die waagerechte Asymptote bei \(y = -1\) liegt und der Graph die \(x\)-Achse kreuzen muss.

Antwort

a) Senkrechte Asymptote: \(x = -2\); waagerechte Asymptote: \(y = -1\). b) Schnittpunkt mit der \(y\)-Achse: \((0|1)\); Schnittpunkt mit der \(x\)-Achse: \((2|0)\). c) Bei \(g(x)\) ist der Zähler konstant ungleich Null und die Asymptote ist die \(x\)-Achse selbst. Durch die Verschiebung um \(-1\) bei \(f(x)\) wird der gesamte Graph nach unten verschoben und schneidet nun die \(x\)-Achse.
4133278
Gegeben ist eine verschobene Hyperbel mit den Asymptoten \(x = -2\) und \(y = 3\). Der Graph der zugehörigen Funktion \(f\) verläuft durch den Punkt \(P(1|4)\). a) Bestimme die Funktionsgleichung von \(f\) in der Form \(f(x) = \frac{k}{x-x_0} + y_0\). b) Berechne die Koordinaten der Schnittpunkte des Graphen mit den Koordinatenachsen.

Denkanstöße

- Was verraten dir die Asymptoten über die Werte von \(x_0\) und \(y_0\) in der Funktionsgleichung? - Wie kannst du einen gegebenen Punkt nutzen, um einen unbekannten Parameter in einer Gleichung zu finden? - Welchen Wert muss die x-Koordinate an der y-Achse immer haben? - Was gilt für den Funktionswert an der Stelle, an der der Graph die x-Achse schneidet?

Lösung

1. Einsetzen der Asymptoten in die Grundform \(f(x) = \frac{k}{x-x_0} + y_0\): Aus \(x = -2\) folgt \(x_0 = -2\) und aus \(y = 3\) folgt \(y_0 = 3\). Die Gleichung lautet \(f(x) = \frac{k}{x+2} + 3\). 2. Bestimmung von \(k\) durch Einsetzen von \(P(1|4)\): \(4 = \frac{k}{1+2} + 3 \Rightarrow 1 = \frac{k}{3} \Rightarrow k = 3\). Die Funktionsgleichung ist \(f(x) = \frac{3}{x+2} + 3\). 3. Berechnung des Schnittpunkts mit der y-Achse (\(x=0\)): \(f(0) = \frac{3}{0+2} + 3 = 1{,}5 + 3 = 4{,}5\). Der Schnittpunkt ist \(S_y(0|4{,}5)\). 4. Berechnung der Nullstelle (\(f(x)=0\)): \(0 = \frac{3}{x+2} + 3 \Rightarrow -3 = \frac{3}{x+2} \Rightarrow x+2 = -1 \Rightarrow x = -3\). Der Schnittpunkt mit der x-Achse ist \(N(-3|0)\).

Antwort

a) Die Funktionsgleichung lautet \(f(x) = \frac{3}{x+2} + 3\). b) Die Schnittpunkte sind \(S_y(0|4{,}5)\) und \(N(-3|0)\).
4133298
Gegeben sind die Funktionen \(f(x) = \frac{2}{x+1} + 4\) und \(h(x) = \frac{2}{x-2} + 1\). a) Um wie viele Einheiten in x- und y-Richtung muss der Graph von \(f\) verschoben werden, damit er exakt auf dem Graphen von \(h\) liegt? b) Bestimme den Punkt auf dem Graphen von \(f\), der die y-Koordinate \(6\) besitzt.

Denkanstöße

- Vergleiche die Positionen der Asymptoten beider Funktionen miteinander. - Wie kommst du von einer vertikalen Asymptote bei \(-1\) zu einer bei \(2\)? - Was bedeutet es für die Rechnung, wenn eine y-Koordinate (ein Funktionswert) vorgegeben ist?

Lösung

1. Vergleich der Definitionslücken (vertikale Asymptoten): \(f\) hat die Asymptote \(x = -1\), \(h\) hat die Asymptote \(x = 2\). Die Verschiebung in x-Richtung beträgt \(2 - (-1) = 3\) Einheiten (nach rechts). 2. Vergleich der waagerechten Asymptoten: \(f\) hat \(y = 4\), \(h\) hat \(y = 1\). Die Verschiebung in y-Richtung beträgt \(1 - 4 = -3\) Einheiten (um \(3\) nach unten). 3. Berechnung des Punktes für \(f(x)=6\): Setze \(6 = \frac{2}{x+1} + 4 \Rightarrow 2 = \frac{2}{x+1} \Rightarrow x+1 = 1 \Rightarrow x = 0\). Der Punkt ist \(P(0|6)\).

Antwort

a) Der Graph von \(f\) muss um \(3\) Einheiten in positive x-Richtung (nach rechts) und um \(3\) Einheiten in negative y-Richtung (nach unten) verschoben werden. b) Der gesuchte Punkt ist \(P(0|6)\).
4133408
Der Graph einer gebrochen-rationalen Funktion \(k\) mit der Form \(k(x) = \frac{a}{x-x_0} + y_0\) besitzt die senkrechte Asymptote \(x = -1\) und die waagrechte Asymptote \(y = 3\). Zudem verläuft der Graph durch den Punkt \(P(1 | 2)\). Ermittle den Funktionsterm von \(k\) und berechne die Koordinaten des Schnittpunkts mit der \(y\)-Achse.

Denkanstöße

- Welche Teile der Funktionsgleichung bestimmen die Lage der Asymptoten? - Wie kannst du eine bekannte Koordinate nutzen, um einen fehlenden Parameter zu finden? - Welche Eigenschaft haben alle Punkte, die auf der \(y\)-Achse liegen?

Lösung

1. Asymptoten in die Funktionsgleichung übertragen: Aus der senkrechten Asymptote \(x = -1\) folgt \(x_0 = -1\). Aus der waagrechten Asymptote \(y = 3\) folgt \(y_0 = 3\). Der vorläufige Term lautet \(k(x) = \frac{a}{x+1} + 3\). 2. Parameter \(a\) bestimmen: Den Punkt \(P(1 | 2)\) in die Gleichung einsetzen: \(2 = \frac{a}{1+1} + 3\). 3. Gleichung nach \(a\) auflösen: \(2 = \frac{a}{2} + 3 \Rightarrow -1 = \frac{a}{2} \Rightarrow a = -2\). Die Funktionsgleichung ist \(k(x) = \frac{-2}{x+1} + 3\). 4. Schnittpunkt mit der \(y\)-Achse berechnen: Setze \(x = 0\) in die Funktion ein: \(k(0) = \frac{-2}{0+1} + 3 = -2 + 3 = 1\). Der Schnittpunkt ist \(S_y(0 | 1)\).

Antwort

Funktionsterm: \(k(x) = \frac{-2}{x+1} + 3\); Schnittpunkt mit der \(y\)-Achse: \(S_y(0 | 1)\).
4141508
Der Graph einer gebrochen-rationalen Funktion der Form \(g(x) = \frac{a}{x - x_0} + y_0\) besitzt die senkrechte Asymptote \(x = 2\) und die waagerechte Asymptote \(y = -4\). Zudem verläuft der Graph durch den Koordinatenursprung \(O(0|0)\). Ermittle den Wert des Parameters \(a\) und gib die vollständige Funktionsgleichung von \(g\) an.

Denkanstöße

- Welche Teile der Funktionsgleichung werden direkt durch die Lage der Asymptoten festgelegt? - Was bedeuten die Koordinaten des Ursprungs für deine Rechnung? - Kannst du die bekannten Werte für die Asymptoten zuerst in die Formel einsetzen? - Wie löst man eine Gleichung nach einer Unbekannten auf, wenn ein Punkt des Graphen gegeben ist?

Lösung

1. Parameter aus den Asymptoten ablesen: Aus der senkrechten Asymptote \(x = 2\) folgt \(x_0 = 2\). Aus der waagerechten Asymptote \(y = -4\) folgt \(y_0 = -4\). 2. Aufstellen des vorläufigen Funktionsterms: \(g(x) = \frac{a}{x - 2} - 4\). 3. Einsetzen des Punktes \(O(0|0)\): \(0 = \frac{a}{0 - 2} - 4\). 4. Berechnung von \(a\): \(0 = \frac{a}{-2} - 4 \Rightarrow 4 = -\frac{a}{2} \Rightarrow a = -8\). 5. Aufstellen der Funktionsgleichung: \(g(x) = \frac{-8}{x - 2} - 4\).

Antwort

Der Parameter ist \(a = -8\). Die Funktionsgleichung lautet \(g(x) = \frac{-8}{x - 2} - 4\).
4141538
Eine Hyperbel ist gegenüber der Grundfunktion \(g(x) = \frac{1}{x}\) verschoben, gestreckt und gespiegelt. Die senkrechte Asymptote liegt bei \(x = 1{,}5\) und die waagrechte Asymptote ist die \(x\)-Achse. Der Graph schneidet die \(y\)-Achse im Punkt \(S_y(0 | 2)\). Ermittle den Funktionsterm \(f(x)\).

Denkanstöße

- Welche Gleichung hat die \(x\)-Achse als waagrechte Gerade? - Wo befindet sich in der Funktionsgleichung die Information über die senkrechte Asymptote? - Wie nutzt man den Schnittpunkt mit der \(y\)-Achse, um eine Unbekannte zu berechnen?

Lösung

1. Die waagrechte Asymptote ist die \(x\)-Achse, also gilt \(y_0 = 0\). 2. Die senkrechte Asymptote liegt bei \(x = 1{,}5\), daraus folgt \(x_0 = 1{,}5\). 3. Der vorläufige Funktionsterm ist \(f(x) = \frac{a}{x - 1{,}5}\). 4. Um \(a\) zu bestimmen, wird der \(y\)-Achsenabschnitt \(S_y(0 | 2)\) genutzt: \(f(0) = 2\). 5. Einsetzen ergibt: \(2 = \frac{a}{0 - 1{,}5}\), also \(2 = \frac{a}{-1{,}5}\). 6. Auflösen nach \(a\): \(a = 2 \cdot (-1{,}5) = -3\). 7. Der Funktionsterm lautet \(f(x) = \frac{-3}{x - 1{,}5}\).

Antwort

\(f(x) = \frac{-3}{x - 1{,}5}\)
4280368
Betrachte die Funktion \(f(x) = \frac{24}{x - 4}\) für \(x > 4\). a) Berechne die Funktionswerte für \(x = 6\), \(x = 8\) und \(x = 12\). Beschreibe, wie sich \(f(x)\) verhält, wenn \(x\) größer wird. b) Begründe ohne weitere Rechnung: Kann \(f(x)\) jemals den Wert \(0\) annehmen oder negativ werden, solange \(x > 4\) gilt?

Denkanstöße

- Setze die gegebenen Zahlen nacheinander ein und vergleiche die Ergebnisse. - Wann genau wird ein Bruch gleich Null? Schau dir dafür den Zähler an. - Überlege, welches Vorzeichen der Nenner hat, wenn du eine Zahl einsetzt, die größer als 4 ist. - Was passiert mit einem Bruch, wenn der Nenner immer weiter wächst, der Zähler aber festbleibt?

Lösung

1. Für \(x = 6\) ergibt sich \(f(6) = \frac{24}{6 - 4} = 12\). Für \(x = 8\) ergibt sich \(f(8) = \frac{24}{8 - 4} = 6\). Für \(x = 12\) ergibt sich \(f(12) = \frac{24}{12 - 4} = 3\). 2. Mit steigendem \(x\) sinken die Funktionswerte. 3. Ein Bruch wird nur dann \(0\), wenn sein Zähler \(0\) ist. Da der Zähler konstant \(24\) ist, kann \(f(x)\) nicht \(0\) werden. 4. Für \(x > 4\) ist der Nenner \(x - 4\) positiv. Da auch der Zähler positiv ist, gilt stets \(f(x) > 0\).

Antwort

a) \(f(6) = 12\), \(f(8) = 6\) und \(f(12) = 3\). Mit wachsendem \(x\) wird \(f(x)\) kleiner. b) Nein. Der Funktionswert kann weder \(0\) noch negativ werden, weil der Zähler \(24\) und für \(x > 4\) auch der Nenner positiv ist.
4321628
Der Graph einer verschobenen Hyperbel mit der Funktionsgleichung \(f(x) = \frac{a}{x-d} + c\) ist in der Abbildung dargestellt. a) Lies die Gleichungen der senkrechten und der waagerechten Asymptote aus dem Graphen ab. b) Bestimme die Werte der Parameter \(c\) und \(d\). c) Bestimme den Parameter \(a\), indem du die Koordinaten eines gut ablesbaren Punktes auf dem Graphen (zum Beispiel \(P(1 \mid 0)\)) in die Funktionsgleichung einsetzt. Gib die vollständige Funktionsgleichung an.
Abbildung zur Aufgabe 432162

Denkanstöße

- Kannst du beschreiben, an welche Linien sich die beiden Äste der Hyperbel anschmiegen? Diese Linien nennt man Asymptoten. - Überlege, für welchen x-Wert der Nenner des Bruchs null wird. Was bedeutet das für den Parameter \(d\)? - Was passiert mit dem Wert des Bruchs \(\frac{a}{x-d}\), wenn \(x\) sehr große positive oder negative Werte annimmt? Welcher Wert bleibt dann für \(f(x)\) übrig? - Wenn du die Asymptoten gefunden hast, kannst du einen beliebigen Punkt auf dem Graphen ablesen. Setze seine Koordinaten in die Gleichung ein, um den verbleibenden Parameter \(a\) zu berechnen.

Lösung

1. **Asymptoten ablesen**: - Die Funktion hat bei \(x = -2\) eine Polstelle; die zugehörige senkrechte Asymptote hat die Gleichung \(x = -2\). - Die waagerechte Asymptote liegt bei \(y = 1\). 2. **Parameter \(c\) und \(d\) bestimmen**: - Die Polstelle liegt bei \(x = d\); dort verläuft die senkrechte Asymptote. Da diese bei \(x = -2\) liegt, folgt \(d = -2\). - Die waagerechte Asymptote entspricht dem Grenzwert für sehr große x-Werte, also dem Parameter \(c\). Da diese bei \(y = 1\) liegt, folgt \(c = 1\). - Damit lautet die vorläufige Funktionsgleichung: \(f(x) = \frac{a}{x + 2} + 1\) 3. **Parameter \(a\) bestimmen**: - Setze die Koordinaten des Punktes \(P(1 \mid 0)\) in die vorläufige Funktionsgleichung ein: \(0 = \frac{a}{1 + 2} + 1\) \(-1 = \frac{a}{3}\) \(a = -3\) - Die vollständige Funktionsgleichung lautet somit: \(f(x) = \frac{-3}{x + 2} + 1\)

Antwort

a) Senkrechte Asymptote: \(x = -2\); waagerechte Asymptote: \(y = 1\) b) \(d = -2\) und \(c = 1\) c) \(a = -3\); vollständige Funktionsgleichung: \(f(x) = \frac{-3}{x + 2} + 1\)
4322168
Abgebildet ist der Graph einer verschobenen Hyperbel der Form \(f(x) = \frac{a}{x-d} + c\) mit \(a \neq 0\). a) Lies die Gleichungen der senkrechten und der waagrechten Asymptote aus dem Graphen ab. b) Bestimme die Werte der Parameter \(c\) und \(d\). c) Nutze einen gut ablesbaren Punkt auf dem Graphen (zum Beispiel \((4 \mid 3)\)), um den Parameter \(a\) zu berechnen. Gib den vollständigen Funktionsterm an. d) Berechne die Schnittpunkte des Graphen mit den Koordinatenachsen.
Abbildung zur Aufgabe 432216

Denkanstöße

- Betrachte die Linien, denen sich der Graph für sehr große x-Werte oder in der Nähe der Definitionslücke immer weiter annähert, sie aber nie ganz erreicht. - Überlege, wie die Lage dieser Linien (Asymptoten) mit den Parametern \(c\) und \(d\) in der Formel \(f(x) = \frac{a}{x-d} + c\) zusammenhängt. - Wenn du einen Punkt auf dem Graphen kennst, kannst du seine Koordinaten für \(x\) und \(f(x)\) in die Gleichung einsetzen, um die verbleibende Unbekannte zu bestimmen. - Für den Schnittpunkt mit der y-Achse musst du den Funktionswert an einer bestimmten Stelle berechnen. Welcher x-Wert ist das? - Um die Nullstelle (Schnittpunkt mit der x-Achse) zu finden, musst du die Gleichung \(f(x) = 0\) lösen.

Lösung

1. **Asymptoten ablesen:** Aus dem Graphen erkennt man, dass sich die Kurve für sehr große und sehr kleine \(x\)-Werte der waagrechten Linie bei \(y = 1\) annähert. Die waagrechte Asymptote hat somit die Gleichung \(y = 1\). Die senkrechte Asymptote (wo die Funktion nicht definiert ist) liegt bei \(x = 2\). 2. **Parameter \(c\) und \(d\) bestimmen:** Die senkrechte Asymptote entspricht der Nullstelle des Nenners, also \(x - d = 0 \Rightarrow x = d\). Daher ist \(d = 2\). Die waagrechte Asymptote entspricht dem Wert, dem sich die Funktion für \(x \to \pm\infty\) annähert, da der Bruch gegen \(0\) geht. Daher ist \(c = 1\). Der bisherige Funktionsterm lautet: \(f(x) = \frac{a}{x-2} + 1\). 3. **Parameter \(a\) bestimmen:** Setze den Punkt \((4 \mid 3)\) in die Gleichung ein: \(3 = \frac{a}{4-2} + 1\) \(3 = \frac{a}{2} + 1\) \(2 = \frac{a}{2} \Rightarrow a = 4\). Der vollständige Funktionsterm ist somit \(f(x) = \frac{4}{x-2} + 1\). 4. **Schnittpunkte mit den Koordinatenachsen berechnen:** - **Schnittpunkt mit der y-Achse (\(S_y\)):** Setze \(x = 0\): \(f(0) = \frac{4}{0-2} + 1 = -2 + 1 = -1\). Der Schnittpunkt ist \(S_y(0 \mid -1)\). - **Schnittpunkt mit der x-Achse (\(S_x\) bzw. Nullstelle):** Setze \(f(x) = 0\): \(\frac{4}{x-2} + 1 = 0 \Rightarrow \frac{4}{x-2} = -1 \Rightarrow x-2 = -4 \Rightarrow x = -2\). Der Schnittpunkt ist \(S_x(-2 \mid 0)\).

Antwort

a) Senkrechte Asymptote: \(x = 2\); waagrechte Asymptote: \(y = 1\). b) \(d = 2\) und \(c = 1\). c) \(a = 4\); Funktionsterm: \(f(x) = \frac{4}{x-2} + 1\). d) Schnittpunkt mit der y-Achse: \(S_y(0 \mid -1)\); Schnittpunkt mit der x-Achse: \(S_x(-2 \mid 0)\).
4322228
Gegeben ist der Graph einer verschobenen Hyperbel mit einer Funktionsgleichung der Form \(f(x) = \frac{3}{x - d} + c\). a) Lies die Definitionslücke aus dem Graphen ab und gib die Gleichung der senkrechten Asymptote an. Welchen Wert hat der Parameter \(d\)? b) Bestimme die Gleichung der waagerechten Asymptote aus dem Graphen. Welchen Wert hat der Parameter \(c\)? c) Wähle einen gut ablesbaren Punkt auf dem Graphen, zum Beispiel \(P(3 \mid 4)\) oder \(Q(5 \mid 2)\), und zeige durch Einsetzen, dass er die ermittelte Funktionsgleichung erfüllt.
Abbildung zur Aufgabe 432222

Denkanstöße

- Beobachte, welcher senkrechten Geraden sich der Graph in der Nähe der Definitionslücke nähert. - Beobachte, welcher waagerechten Geraden sich der Graph für große Beträge von \(x\) nähert. - Setze die Koordinaten eines gut ablesbaren Punkts in die ermittelte Gleichung ein.

Lösung

1. Der Graph nähert sich bei \(x = 2\) einer senkrechten Geraden. Daher liegt die Definitionslücke bei \(x = 2\), die senkrechte Asymptote lautet \(x = 2\), und es gilt \(d = 2\). 2. Für große positive und negative \(x\)-Werte nähert sich der Graph der Geraden \(y = 1\). Daher lautet die waagerechte Asymptote \(y = 1\), und es gilt \(c = 1\). 3. Mit \(d = 2\) und \(c = 1\) lautet die Funktion \(f(x) = \frac{3}{x - 2} + 1\). Für \(P(3 \mid 4)\) gilt \(f(3) = \frac{3}{3 - 2} + 1 = 4\), also liegt der Punkt auf dem Graphen.

Antwort

a) Definitionslücke und senkrechte Asymptote: \(x = 2\); \(d = 2\) b) Waagerechte Asymptote: \(y = 1\); \(c = 1\) c) Für \(P(3 \mid 4)\) gilt \(f(3) = \frac{3}{3 - 2} + 1 = 4\); die Gleichung ist erfüllt.
4322268
Gegeben ist der Graph einer verschobenen Hyperbel (siehe Abbildung). a) Bestimme die Gleichungen der waagerechten und der senkrechten Asymptote des abgebildeten Graphen. b) Der Graph gehört zu einer Funktion der Form \(f(x) = \frac{a}{x-d} + e\). Bestimme die Werte der Parameter \(a\), \(d\) und \(e\) und gib die Funktionsgleichung an. c) Berechne die Schnittpunkte des Graphen mit den Koordinatenachsen.
Abbildung zur Aufgabe 432226

Denkanstöße

- Betrachte den Verlauf des Graphen: Gibt es Linien, denen sich die Kurve immer weiter annähert, ohne sie jemals zu berühren? - Wie hängen die Verschiebungen einer Hyperbel in x- und y-Richtung mit den Gleichungen dieser Grenzgeraden zusammen? - Suche nach markanten Punkten auf dem Graphen mit ganzzahligen Koordinaten, um den Streckfaktor der Hyperbel zu bestimmen. - Wie kannst du rechnerisch überprüfen, ob deine gefundenen Schnittpunkte mit den Achsen mit der Zeichnung übereinstimmen?

Lösung

1. Bestimmung der Asymptoten aus dem Graphen: Für sehr große und sehr kleine x-Werte nähert sich der Graph der waagerechten Linie \(y = 1\) an. Im Bereich der Definitionslücke nähert er sich der senkrechten Linie \(x = -2\) an. Somit sind die Asymptoten \(y = 1\) (waagerecht) und \(x = -2\) (senkrecht). 2. Bestimmung der Parameter: Die Asymptoten legen die Verschiebungen fest, sodass \(e = 1\) und \(d = -2\) gilt. Einsetzen des gut ablesbaren Punktes \(P(-1 \mid 3)\) in \(f(x) = \frac{a}{x+2} + 1\) liefert \(3 = \frac{a}{-1+2} + 1\), woraus \(a = 2\) folgt. Die Funktionsgleichung lautet \(f(x) = \frac{2}{x+2} + 1\). 3. Berechnung der Achsenschnittpunkte: Für den Schnittpunkt mit der y-Achse setzt man \(x = 0\) ein: \(f(0) = \frac{2}{0+2} + 1 = 2\), woraus \(S_y(0 \mid 2)\) folgt. Für den Schnittpunkt mit der x-Achse setzt man \(f(x) = 0\): \(\frac{2}{x+2} + 1 = 0 \implies \frac{2}{x+2} = -1 \implies x+2 = -2 \implies x = -4\), woraus \(S_x(-4 \mid 0)\) folgt.

Antwort

a) Senkrechte Asymptote: \(x = -2\), waagerechte Asymptote: \(y = 1\). b) \(a = 2\), \(d = -2\), \(e = 1\). Die Funktionsgleichung lautet \(f(x) = \frac{2}{x+2} + 1\). c) Schnittpunkt mit der y-Achse: \(S_y(0 \mid 2)\), Schnittpunkt mit der x-Achse: \(S_x(-4 \mid 0)\).
4322288
Der Graph einer verschobenen Hyperbel der Form \(f(x) = \frac{a}{x - d} + e\) ist in der Abbildung dargestellt. a) Bestimme die Gleichungen der beiden Asymptoten und ermittle den Funktionsterm \(f(x)\) der abgebildeten Funktion. b) Lies die Koordinaten der Schnittpunkte \(S_x\) mit der \(x\)-Achse und \(S_y\) mit der \(y\)-Achse ab. c) Überprüfe deine abgelesenen Werte aus Aufgabenteil b) durch eine Rechnung.
Abbildung zur Aufgabe 432228

Denkanstöße

- Beobachte, welchen Geraden sich die beiden Äste der Hyperbel annähern. - Die Lage der Asymptoten bestimmt die Parameter \(d\) und \(e\). - Nutze einen gut ablesbaren Punkt, um \(a\) zu bestimmen. - Setze für den Schnittpunkt mit der \(x\)-Achse den Funktionswert gleich \(0\) und für den Schnittpunkt mit der \(y\)-Achse \(x = 0\).

Lösung

1. Aus dem Verlauf liest man die senkrechte Asymptote \(x = 2\) und die waagerechte Asymptote \(y = 2\) ab. Daher gilt \(d = 2\) und \(e = 2\). Mit dem Punkt \(P(3 \mid -2)\) ergibt sich \(-2 = \frac{a}{3 - 2} + 2\), also \(a = -4\). Damit lautet die Funktion \(f(x) = -\frac{4}{x - 2} + 2\). 2. Aus dem Graphen liest man \(S_x(4 \mid 0)\) und \(S_y(0 \mid 4)\) ab. 3. Für die Nullstelle gilt \(0 = -\frac{4}{x - 2} + 2\), also \(x = 4\). Außerdem ist \(f(0) = -\frac{4}{-2} + 2 = 4\). Damit sind beide abgelesenen Schnittpunkte bestätigt.

Antwort

a) Asymptoten: \(x = 2\) und \(y = 2\); Funktionsterm: \(f(x) = -\frac{4}{x - 2} + 2\) b) \(S_x(4 \mid 0)\) und \(S_y(0 \mid 4)\) c) \(f(x) = 0\) ergibt \(x = 4\), und \(f(0) = 4\); damit sind \(S_x(4 \mid 0)\) und \(S_y(0 \mid 4)\) bestätigt.
4322308
Der abgebildete Graph gehört zu einer verschobenen Hyperbel der Form \(f(x) = \frac{a}{x-d} + e\) mit \(a \neq 0\). a) Lies die Gleichungen der senkrechten und der waagerechten Asymptote aus der Abbildung ab. b) Gib die Werte der Parameter \(d\) und \(e\) an. c) Bestimme den Wert des Parameters \(a\) mithilfe eines der beiden markierten Punkte \(P(4 \mid 0)\) oder \(Q(0 \mid 2)\) und notiere den vollständigen Funktionsterm.
Abbildung zur Aufgabe 432230

Denkanstöße

- Beobachte, welchen Geraden sich die beiden Äste der Hyperbel annähern. - Die Lage der Asymptoten bestimmt die Parameter \(d\) und \(e\). - Setze die Koordinaten eines markierten Punkts in den vorläufigen Funktionsterm ein.

Lösung

1. Aus dem Verlauf des Graphen liest man die senkrechte Asymptote \(x = 2\) und die waagerechte Asymptote \(y = 1\) ab. 2. Daraus folgen \(d = 2\) und \(e = 1\). Der vorläufige Funktionsterm lautet \(f(x) = \frac{a}{x-2} + 1\). 3. Einsetzen von \(P(4 \mid 0)\) ergibt \(0 = \frac{a}{4-2} + 1\), also \(a = -2\). Damit lautet der vollständige Funktionsterm \(f(x) = -\frac{2}{x-2} + 1\).

Antwort

a) Senkrechte Asymptote: \(x = 2\); waagerechte Asymptote: \(y = 1\) b) \(d = 2\), \(e = 1\) c) \(a = -2\); \(f(x) = -\frac{2}{x-2} + 1\)
4322328
Abgebildet sind die Graphen einer verschobenen Hyperbel \(f\) und einer linearen Funktion \(g\). Die Funktion \(f\) hat die Gleichung \(f(x) = \frac{4}{x - 2} + 1\) mit der Definitionsmenge \(\mathbb{D}_f = \mathbb{R} \setminus \{2\}\). Die Funktion \(g\) hat die Gleichung \(g(x) = x - 1\) mit \(\mathbb{D}_g = \mathbb{R}\). a) Lies die Koordinaten der Schnittpunkte der beiden Graphen aus der Abbildung ab. b) Bestimme rechnerisch die Schnittpunkte der Graphen von \(f\) und \(g\) mit den beiden Koordinatenachsen. c) Überprüfe deine Ergebnisse aus Teilaufgabe a) durch eine exakte Rechnung.
Abbildung zur Aufgabe 432232

Denkanstöße

- Suche die Stellen, an denen sich die rote Kurve und die blaue Gerade schneiden. - Auf der \(y\)-Achse gilt \(x = 0\), auf der \(x\)-Achse gilt \(y = 0\). - Setze für die gemeinsamen Schnittpunkte die beiden Funktionsterme gleich.

Lösung

1. Aus der Abbildung liest man die Schnittpunkte \(P_1(0 \mid -1)\) und \(P_2(4 \mid 3)\) ab. 2. Für \(f\) gilt \(f(0) = -1\), also \(S_{fy}(0 \mid -1)\). Aus \(f(x) = 0\) folgt \(x = -2\), also \(S_{fx}(-2 \mid 0)\). Für \(g\) gilt \(g(0) = -1\), also \(S_{gy}(0 \mid -1)\). Aus \(g(x) = 0\) folgt \(x = 1\), also \(S_{gx}(1 \mid 0)\). 3. Gleichsetzen liefert \(\frac{4}{x - 2} + 1 = x - 1\), also \((x - 2)^2 = 4\). Damit gilt \(x_1 = 0\) und \(x_2 = 4\). Einsetzen in \(g\) ergibt \(y_1 = -1\) und \(y_2 = 3\), wodurch die abgelesenen Schnittpunkte bestätigt werden.

Antwort

a) \(P_1(0 \mid -1)\) und \(P_2(4 \mid 3)\) b) Für \(f\): \(S_{fy}(0 \mid -1)\), \(S_{fx}(-2 \mid 0)\); für \(g\): \(S_{gy}(0 \mid -1)\), \(S_{gx}(1 \mid 0)\) c) Das Gleichsetzen ergibt \((x - 2)^2 = 4\) und damit \(P_1(0 \mid -1)\) sowie \(P_2(4 \mid 3)\).
4322338
Gegeben ist der Graph einer gebrochen-rationalen Funktion \(f\) mit der Funktionsgleichung: \(f(x) = \frac{2}{x - d} + e\) a) Lies am Graphen die Gleichung der senkrechten Asymptote ab und gib die Definitionslücke der Funktion \(f\) an. Welchen Wert muss der Parameter \(d\) haben? b) Lies am Graphen die Gleichung der waagerechten Asymptote ab. Welchen Wert hat der Parameter \(e\)? c) Berechne die Funktionswerte \(f(102)\) und \(f(-98)\). Erkläre, wie diese Werte mit der waagerechten Asymptote zusammenhängen.
Abbildung zur Aufgabe 432233

Denkanstöße

- Schau dir an, wo der Graph eine unendlich steile „Wand“ bildet, die er nicht überschreitet. Das hilft dir bei der senkrechten Asymptote. - Überlege, welchem festen Wert sich der Graph für sehr große oder sehr kleine x-Werte von oben und unten nähert. Das gibt dir die waagerechte Asymptote. - Was passiert mit einem Bruch, wenn der Nenner immer größer wird? Nutze diese Überlegung für den Zusammenhang der berechneten Werte mit der Asymptote.

Lösung

1. Senkrechte Asymptote und Definitionslücke: - Am Graphen erkennt man, dass die Funktionswerte für \(x \to 2\) betragsmäßig unbegrenzt wachsen. Die senkrechte Asymptote lautet daher \(x = 2\). - Die Definitionslücke liegt ebenfalls bei \(x = 2\). - Damit der Nenner \(x - d\) für \(x = 2\) gleich \(0\) wird, muss gelten: \(2 - d = 0 \implies d = 2\). 2. Waagerechte Asymptote: - Für sehr große positive und negative \(x\)-Werte nähert sich der Graph der Geraden \(y = 1\). Die waagerechte Asymptote lautet daher \(y = 1\). - Da der Bruch \(\frac{2}{x - 2}\) für betragsmäßig große \(x\)-Werte gegen \(0\) geht, nähert sich der gesamte Funktionswert dem Wert \(e\). Somit ist \(e = 1\). 3. Berechnung und Interpretation: - Mit \(d = 2\) und \(e = 1\) lautet die Funktionsgleichung \(f(x) = \frac{2}{x - 2} + 1\). - \(f(102) = \frac{2}{102 - 2} + 1 = \frac{2}{100} + 1 = 1{,}02\). - \(f(-98) = \frac{2}{-98 - 2} + 1 = \frac{2}{-100} + 1 = 0{,}98\). - Beide Funktionswerte liegen nahe bei \(1\). Je größer der Betrag von \(x\) wird, desto näher liegt \(\frac{2}{x - 2}\) bei \(0\). Daher nähern sich die Funktionswerte der waagerechten Asymptote \(y = 1\).

Antwort

a) Senkrechte Asymptote: \(x = 2\); Definitionslücke: \(x = 2\); Parameter: \(d = 2\). b) Waagerechte Asymptote: \(y = 1\); Parameter: \(e = 1\). c) \(f(102) = 1{,}02\) und \(f(-98) = 0{,}98\). Erklärung: Da der Bruch für betragsmäßig sehr große \(x\)-Werte gegen \(0\) geht, nähern sich die Funktionswerte immer weiter der waagerechten Asymptote \(y = 1\) an.
4323198
Gegeben ist die Grundfunktion \(f(x) = \frac{1}{x}\) im linken Koordinatensystem. Der Graph der Funktion \(g\) im rechten Koordinatensystem ist eine verschobene Hyperbel. a) Lies die Gleichungen der waagerechten und der senkrechten Asymptote des Graphen von \(g\) aus der Abbildung ab. b) Beschreibe, wie der Graph von \(g\) durch Verschiebung aus dem Graphen von \(f\) hervorgeht. c) Gib den Funktionsterm der Funktion \(g\) an.
Abbildung zur Aufgabe 432319

Denkanstöße

- Vergleiche, welchen Geraden sich die Graphen von \(f\) und \(g\) annähern. - Eine Verschiebung nach links oder rechts verändert den Ausdruck im Nenner. - Eine Verschiebung nach oben oder unten verändert den Summanden außerhalb des Bruchs.

Lösung

1. Aus dem rechten Graphen liest man die waagerechte Asymptote \(y = 2\) und die senkrechte Asymptote \(x = -3\) ab. 2. Der Graph von \(f\) wird um \(3\) Einheiten nach links und um \(2\) Einheiten nach oben verschoben. 3. Daraus folgt \(g(x) = \frac{1}{x + 3} + 2\).

Antwort

a) Waagerechte Asymptote: \(y = 2\); senkrechte Asymptote: \(x = -3\) b) Verschiebung um \(3\) Einheiten nach links und \(2\) Einheiten nach oben c) \(g(x) = \frac{1}{x + 3} + 2\)
4331488
Der abgebildete Graph gehört zu einer Funktion der Form \(f(x) = \frac{a}{x - b} + c\). Bestimme die Werte der Parameter \(a\), \(b\) und \(c\).
Abbildung zur Aufgabe 433148

Denkanstöße

- Beobachte, welcher senkrechten Geraden sich der Graph in der Nähe der Definitionslücke nähert. - Beobachte, welcher waagerechten Geraden sich der Graph für große Beträge von \(x\) nähert. - Setze anschließend die Koordinaten eines markierten Punkts ein, um \(a\) zu bestimmen.

Lösung

1. Der Graph nähert sich der senkrechten Geraden \(x = -2\). Daher gilt \(b = -2\). 2. Für große Beträge von \(x\) nähert sich der Graph der waagerechten Geraden \(y = -1\). Daher gilt \(c = -1\). 3. Der vorläufige Funktionsterm lautet \(f(x) = \frac{a}{x + 2} - 1\). 4. Mit der Nullstelle \(N(1 \mid 0)\) ergibt sich \(0 = \frac{a}{1 + 2} - 1\), also \(a = 3\). 5. Damit lautet die Funktion \(f(x) = \frac{3}{x + 2} - 1\).

Antwort

Die Parameter sind \(a = 3\), \(b = -2\) und \(c = -1\). Die Funktionsgleichung lautet \(f(x) = \frac{3}{x + 2} - 1\).
4332868
Der abgebildete Graph gehört zu einer Funktion der Form \(f(x) = \frac{a}{x-x_0} + y_0\). a) Bestimme die Gleichungen der Asymptoten und daraus die Werte für \(x_0\) und \(y_0\). b) Berechne den Parameter \(a\), indem du einen Punkt vom Graphen abliest und in die Funktionsgleichung einsetzt. Gib die vollständige Funktionsgleichung an.
Abbildung zur Aufgabe 433286

Denkanstöße

- Schau dir an, wo sich die Asymptoten kreuzen. Diese geben dir direkt Auskunft über die Verschiebung. - Wenn du \(x_0\) und \(y_0\) hast, bleibt nur noch eine Unbekannte übrig. Welcher Punkt auf dem Gitter lässt sich besonders leicht ablesen? - Achte auf das Vorzeichen von \(a\): Verläuft der Graph in den „Quadranten“, die durch die Asymptoten gebildet werden, so wie die normale Hyperbel \(y = \frac{1}{x}\)?

Lösung

1. Aus dem Graphen lassen sich die Asymptoten ablesen: Die senkrechte Asymptote liegt bei \(x = -1\), also ist \(x_0 = -1\). Die waagrechte Asymptote liegt bei \(y = -3\), also ist \(y_0 = -3\). 2. Die Funktionsgleichung lautet bisher: \(f(x) = \frac{a}{x - (-1)} - 3 = \frac{a}{x + 1} - 3\). 3. Ein gut ablesbarer Punkt auf dem Graphen ist \(P(1 \mid -1)\). 4. Einsetzen von \(P\) in die Gleichung: \(-1 = \frac{a}{1 + 1} - 3\). 5. Auflösen nach \(a\): \(-1 = \frac{a}{2} - 3 \Rightarrow 2 = \frac{a}{2} \Rightarrow a = 4\). 6. Die vollständige Funktionsgleichung ist \(f(x) = \frac{4}{x + 1} - 3\).

Antwort

a) Asymptoten: \(x = -1\) und \(y = -3\); daraus folgt \(x_0 = -1\) und \(y_0 = -3\). b) Mit dem Punkt \((1 \mid -1)\) ergibt sich \(a = 4\). Die Gleichung lautet \(f(x) = \frac{4}{x + 1} - 3\).
4332938
Die Abbildung zeigt den Graphen einer verschobenen Hyperbel \(g\) mit der Form \(g(x) = \frac{a}{x+x_0} + y_0\). a) Bestimme die Lage der beiden Asymptoten und gib ihre Gleichungen an. b) Bestimme aus der Lage der Asymptoten die Werte für \(x_0\) und \(y_0\). c) Der Graph verläuft durch den Ursprung \(O(0 \mid 0)\). Berechne mit Hilfe dieses Punktes den Streckfaktor \(a\). d) Berechne die Stelle \(x\), an der die Funktion den Wert \(-2\) annimmt. Kontrolliere dein Ergebnis am Graphen.
Abbildung zur Aufgabe 433293

Denkanstöße

- Die Asymptoten sind die Geraden, denen sich der Graph immer weiter annähert. - Der Parameter im Nenner hängt mit der Links-Rechts-Verschiebung zusammen, der Parameter am Ende mit der Oben-Unten-Verschiebung. - Um den Streckfaktor zu finden, setze die bekannten Parameter und einen Punkt des Graphen in die Gleichung ein und löse nach der Unbekannten auf. - „Stelle“ bedeutet, dass ein \(x\)-Wert gesucht ist.

Lösung

1. Aus dem Graphen liest man die senkrechte Asymptote bei \(x = -2\) und die waagerechte Asymptote bei \(y = -1\) ab. 2. Da die senkrechte Asymptote bei \(x = -2\) liegt, muss der Nenner \(x + x_0\) für diesen Wert null sein: \(-2 + x_0 = 0 \Rightarrow x_0 = 2\). Die waagerechte Verschiebung entspricht direkt dem Wert der Asymptote, also \(y_0 = -1\). 3. Einsetzen von \(O(0 \mid 0)\) in \(g(x) = \frac{a}{x+2} - 1\): \(0 = \frac{a}{0+2} - 1 \Rightarrow 1 = \frac{a}{2} \Rightarrow a = 2\). Die Funktionsgleichung lautet \(g(x) = \frac{2}{x+2} - 1\). 4. Gesucht ist \(x\) mit \(g(x) = -2\): \(-2 = \frac{2}{x+2} - 1 \Rightarrow -1 = \frac{2}{x+2} \Rightarrow -(x+2) = 2 \Rightarrow -x - 2 = 2 \Rightarrow x = -4\). Der Graph bestätigt, dass bei \(x = -4\) der Funktionswert \(-2\) vorliegt.

Antwort

a) Senkrechte Asymptote: \(x = -2\); waagerechte Asymptote: \(y = -1\). b) \(x_0 = 2\) und \(y_0 = -1\). c) \(0 = \frac{a}{0+2} - 1 \Rightarrow a = 2\). d) \(-2 = \frac{2}{x+2} - 1 \Rightarrow x = -4\).
4333008
Die Abbildung zeigt den Graphen einer verschobenen Hyperbel \(h\). a) Gib die Gleichungen der Asymptoten an. b) Bestimme die Funktionsgleichung von \(h\). c) Berechne die Nullstelle der Funktion.
Abbildung zur Aufgabe 433300

Denkanstöße

- Beobachte, welchen Geraden sich der Graph immer weiter annähert, um die Verschiebungen in \(x\)- und \(y\)-Richtung zu bestimmen. - Wähle für die Bestimmung von \(a\) einen markierten Punkt mit gut ablesbaren Koordinaten. - Um die Nullstelle zu finden, setze den Funktionsterm gleich null und löse nach \(x\) auf.

Lösung

1. Aus dem Graphen lassen sich die senkrechte Asymptote bei \(x = 3\) und die waagerechte Asymptote bei \(y = 1\) ablesen. 2. Der Ansatz lautet \(h(x) = \frac{a}{x - 3} + 1\). Da \(P(5 \mid 2)\) auf dem Graphen liegt, gilt \(2 = \frac{a}{5 - 3} + 1 \Rightarrow 1 = \frac{a}{2} \Rightarrow a = 2\). Somit lautet die Gleichung \(h(x) = \frac{2}{x - 3} + 1\). 3. Für die Nullstelle gilt \(0 = \frac{2}{x - 3} + 1 \Rightarrow -1 = \frac{2}{x - 3} \Rightarrow -(x - 3) = 2 \Rightarrow -x + 3 = 2 \Rightarrow x = 1\).

Antwort

a) Senkrechte Asymptote: \(x = 3\); waagerechte Asymptote: \(y = 1\). b) \(h(x) = \frac{2}{x - 3} + 1\). c) Nullstelle: \(x = 1\).
4333028
Der abgebildete Graph gehört zu einer Funktion \(f\) mit einem Term der Form \(f(x) = \frac{a}{x - c} + d\). Ermittle diesen Term.
Abbildung zur Aufgabe 433302

Denkanstöße

- Bestimme zuerst die Werte für die Verschiebung in \(x\)- und \(y\)-Richtung aus dem Verlauf des Graphen. - Erinnere dich, wie die Polstelle im Nenner der Funktion auftritt. - Wähle einen Punkt des Graphen aus, um den Wert für \(a\) zu bestimmen. - Überprüfe dein Ergebnis, indem du einen weiteren Punkt testest.

Lösung

1. Die Polstelle und damit die senkrechte Asymptote liegt bei \(x = -1{,}5\), also ist \(c = -1{,}5\). 2. Die waagerechte Asymptote liegt bei \(y = 2{,}5\), also ist \(d = 2{,}5\). 3. Der Ansatz lautet \(f(x) = \frac{a}{x + 1{,}5} + 2{,}5\). 4. Ein Punkt auf dem Graphen ist \(P(-1 \mid 3{,}5)\). 5. Einsetzen ergibt \(3{,}5 = \frac{a}{-1 + 1{,}5} + 2{,}5 \Rightarrow 1 = \frac{a}{0{,}5} \Rightarrow a = 0{,}5\). 6. Der Funktionsterm ist \(f(x) = \frac{0{,}5}{x + 1{,}5} + 2{,}5\).

Antwort

\(f(x) = \frac{0{,}5}{x + 1{,}5} + 2{,}5\)
4333048
Welche Funktionsgleichung beschreibt den abgebildeten Graphen der Funktion \(g\)? Bestimme den Term.
Abbildung zur Aufgabe 433304

Denkanstöße

- Die waagerechte Verschiebung erkennst du an der Lage der senkrechten Asymptote. - Die senkrechte Verschiebung entspricht der Lage der waagerechten Asymptote. - Wenn du einen Punkt einsetzt, achte auf das Vorzeichen des Ergebnisses für \(a\). - Prüfe anhand der Lage der Äste, welches Vorzeichen \(a\) haben muss.

Lösung

1. Die Asymptoten liegen bei \(x = -3\) und \(y = -2\). 2. Der Funktionsterm hat die Form \(g(x) = \frac{a}{x + 3} - 2\). 3. Der Punkt \(P(-4 \mid 0)\) liegt auf dem Graphen. 4. Einsetzen ergibt \(0 = \frac{a}{-4 + 3} - 2\). 5. Daraus folgt \(2 = \frac{a}{-1}\) und damit \(a = -2\). 6. Der gesuchte Term ist \(g(x) = -\frac{2}{x + 3} - 2\).

Antwort

\(g(x) = -\frac{2}{x + 3} - 2\)
4333058
Die Abbildung zeigt den Graphen einer gebrochen-rationalen Funktion \(f\). a) Bestimme den Funktionsterm \(f(x)\). Nutze dazu die Lage der Asymptoten und die Koordinaten eines gut ablesbaren Punktes auf dem Graphen. b) Lies die Schnittpunkte mit der \(x\)-Achse und der \(y\)-Achse näherungsweise ab. c) Berechne die Nullstelle von \(f\) und vergleiche sie mit deinem Ergebnis aus b).
Abbildung zur Aufgabe 433305

Denkanstöße

- Beobachte, bei welchem \(x\)-Wert die Funktionswerte betragsmäßig stark wachsen und welchem \(y\)-Wert sich der Graph für große Beträge von \(x\) nähert. - Überlege, wie die Grundfunktion \(y = \frac{1}{x}\) verschoben wurde. - Wähle einen Punkt des Graphen mit gut ablesbaren Koordinaten, um den Streckfaktor zu berechnen. - An einem Achsenschnittpunkt ist jeweils eine Koordinate null.

Lösung

1. Die senkrechte Asymptote liegt bei \(x = -2\), die waagerechte Asymptote bei \(y = 1\). Dies führt zum Ansatz \(f(x) = \frac{a}{x + 2} + 1\). 2. Ein gut ablesbarer Punkt auf dem Graphen ist \(P(-1 \mid 2)\). Einsetzen ergibt \(2 = \frac{a}{-1 + 2} + 1\), also \(a = 1\). Der Funktionsterm lautet \(f(x) = \frac{1}{x + 2} + 1\). 3. Näherungsweise liest man den Schnittpunkt mit der \(y\)-Achse als \(S_y(0 \mid 1{,}5)\) und den Schnittpunkt mit der \(x\)-Achse als \(N(-3 \mid 0)\) ab. 4. Für die rechnerische Überprüfung gilt \(0 = \frac{1}{x + 2} + 1 \Rightarrow -1 = \frac{1}{x + 2} \Rightarrow -x - 2 = 1 \Rightarrow x = -3\). Das Ergebnis stimmt mit dem abgelesenen Wert überein.

Antwort

a) Der Funktionsterm lautet \(f(x) = \frac{1}{x + 2} + 1\). b) Näherungsweise sind die Schnittpunkte \(S_y(0 \mid 1{,}5)\) und \(N(-3 \mid 0)\). c) Die Nullstelle liegt bei \(x = -3\).
4333068
Der abgebildete Graph gehört zu einer Funktion \(g\), deren Graph eine verschobene Hyperbel ist. a) Ermittle den Funktionsterm der Form \(g(x) = \frac{a}{x - x_0} + y_0\). b) Gib die Schnittpunkte des Graphen mit den Koordinatenachsen an. Begründe kurz, falls ein Schnittpunkt nicht existiert. c) Überprüfe deine Ergebnisse aus b) durch eine Rechnung.
Abbildung zur Aufgabe 433306

Denkanstöße

- Beobachte, welchen Geraden sich der Graph immer weiter annähert. Sie geben Aufschluss über die Verschiebungen. - Wenn eine Achse selbst eine Asymptote ist, überlege, was das für mögliche Schnittpunkte bedeutet. - Setze einen gut ablesbaren Punkt des Graphen in den Ansatz ein, um \(a\) zu bestimmen. - Prüfe für den Schnittpunkt mit der \(y\)-Achse, ob \(x = 0\) in die Funktion eingesetzt werden darf.

Lösung

1. Die waagerechte Asymptote liegt bei \(y = -2\), die senkrechte Asymptote fällt mit der \(y\)-Achse zusammen und hat die Gleichung \(x = 0\). Daraus ergibt sich der Ansatz \(g(x) = \frac{a}{x} - 2\). 2. Der Graph verläuft durch den Punkt \(P(1 \mid 2)\). Einsetzen ergibt \(2 = \frac{a}{1} - 2\), woraus \(a = 4\) folgt. Der Funktionsterm ist \(g(x) = \frac{4}{x} - 2\). 3. Der Graph schneidet die \(x\)-Achse bei \(N(2 \mid 0)\). Es gibt keinen Schnittpunkt mit der \(y\)-Achse, da \(x = 0\) eine Polstelle ist. 4. Die Nullstelle ergibt sich aus \(0 = \frac{4}{x} - 2\) zu \(x = 2\). Der Ausdruck \(g(0)\) ist nicht definiert, da eine Division durch null nicht möglich ist.

Antwort

a) Der Funktionsterm ist \(g(x) = \frac{4}{x} - 2\). b) Der Schnittpunkt mit der \(x\)-Achse ist \(N(2 \mid 0)\); mit der \(y\)-Achse gibt es keinen Schnittpunkt, da \(x = 0\) eine Polstelle ist. c) Aus \(0 = \frac{4}{x} - 2\) folgt \(x = 2\); \(g(0)\) ist nicht definiert.
4333178
Gegeben ist die gebrochen-rationale Funktion \(f\) mit dem Funktionsterm \(f(x) = \frac{-2}{x + 3} + 1\). Der Graph von \(f\) ist im Koordinatensystem dargestellt. a) Bestimme die Gleichungen der waagerechten und der senkrechten Asymptote des Graphen von \(f\). b) Beschreibe die Transformationen, durch die der Graph von \(f\) aus dem Graphen der Grundfunktion \(h(x) = \frac{1}{x}\) hervorgeht. c) Berechne die Nullstelle der Funktion \(f\).
Abbildung zur Aufgabe 433317

Denkanstöße

- Die senkrechte Asymptote findest du dort, wo der Nenner null wird. - Der konstante Summand im Funktionsterm gibt die Höhe der waagerechten Asymptote an. - Untersuche nacheinander Vorzeichen, Faktor und Verschiebungen im Funktionsterm. - Setze für die Nullstelle den Funktionsterm gleich null.

Lösung

1. Asymptoten bestimmen: Die Definitionslücke liegt bei \(x = -3\), daher ist die senkrechte Asymptote \(x = -3\). Da der Term \(\frac{-2}{x + 3}\) für \(\lvert x\rvert \to \infty\) gegen \(0\) strebt, ist die waagerechte Asymptote \(y = 1\). 2. Transformationen beschreiben: Der Graph von \(f\) entsteht aus \(h(x) = \frac{1}{x}\) durch Spiegelung an der \(x\)-Achse, Streckung in \(y\)-Richtung mit dem Faktor \(2\), Verschiebung um \(3\) Einheiten nach links und Verschiebung um \(1\) Einheit nach oben. 3. Nullstelle berechnen: \(0 = \frac{-2}{x + 3} + 1 \Rightarrow \frac{2}{x + 3} = 1 \Rightarrow x + 3 = 2 \Rightarrow x = -1\). Die Nullstelle liegt bei \(x = -1\).

Antwort

a) Senkrechte Asymptote: \(x = -3\); waagerechte Asymptote: \(y = 1\). b) Spiegelung an der \(x\)-Achse, Streckung mit Faktor \(2\) in \(y\)-Richtung, Verschiebung um \(3\) nach links und \(1\) nach oben. c) Die Nullstelle ist \(x = -1\).
4333188
Betrachte den Graphen der Funktion \(g\) in der Abbildung. a) Gib die Gleichungen der beiden Asymptoten des Graphen an. b) Bestimme den Funktionsterm von \(g\) unter der Annahme, dass er die Form \(g(x) = \frac{a}{x - x_0} + y_0\) hat. Nutze dafür einen markanten Punkt auf dem Graphen. c) Eine neue Funktion \(k\) entsteht, indem der Graph von \(g\) um \(2\) Einheiten nach rechts und um \(3\) Einheiten nach oben verschoben wird. Wie lautet der Funktionsterm von \(k\)?
Abbildung zur Aufgabe 433318

Denkanstöße

- Beobachte, welchen Geraden sich der Graph immer weiter annähert. - Setze die Werte der Asymptoten in die allgemeine Funktionsgleichung ein. - Nutze den markierten Punkt, um den Wert für \(a\) zu bestimmen. - Bei Verschiebungen in \(x\)-Richtung musst du im Nenner auf das Vorzeichen achten.

Lösung

1. Die senkrechte Asymptote liegt bei \(x = 2\), die waagerechte Asymptote bei \(y = -2\). 2. Der Ansatz lautet \(g(x) = \frac{a}{x - 2} - 2\). Da der Graph durch \(P(3 \mid -1)\) verläuft, gilt \(-1 = \frac{a}{3 - 2} - 2 \Rightarrow a = 1\). Somit ist \(g(x) = \frac{1}{x - 2} - 2\). 3. Eine Verschiebung um \(2\) nach rechts wird durch \(x \mapsto x-2\) beschrieben, eine Verschiebung um \(3\) nach oben durch die Addition von \(3\): \(k(x) = g(x-2) + 3 = \frac{1}{(x-2)-2} - 2 + 3 = \frac{1}{x - 4} + 1\).

Antwort

a) Senkrechte Asymptote: \(x = 2\); waagerechte Asymptote: \(y = -2\). b) \(g(x) = \frac{1}{x - 2} - 2\). c) \(k(x) = \frac{1}{x - 4} + 1\).
4333208
Gegeben ist der Graph einer Funktion \(f\) mit der Form \(f(x) = \frac{a}{x+b} + c\). Ermittle die Parameter \(a\), \(b\) und \(c\) anhand der im Koordinatensystem erkennbaren Merkmale.
Abbildung zur Aufgabe 433320

Denkanstöße

- Beobachte, bei welchem \(x\)-Wert die Funktionswerte betragsmäßig stark wachsen. Welcher Wert für \(b\) macht den Nenner dort null? - Beobachte, welchem \(y\)-Wert sich der Graph für große Beträge von \(x\) nähert. - Nutze den markierten Punkt, um durch Einsetzen eine Gleichung für den fehlenden Parameter aufzustellen.

Lösung

1. Die senkrechte Asymptote liegt bei \(x = -3\). Da der Nenner dort null sein muss, gilt \(-3+b = 0\), also \(b = 3\). 2. Die waagerechte Asymptote liegt bei \(y = -1\). Für große Beträge von \(x\) geht der Bruch gegen null, sodass \(f(x) \approx c\) gilt. Somit ist \(c = -1\). 3. Der Punkt \(Q(-1 \mid -2)\) liegt auf dem Graphen. Einsetzen in \(f(x) = \frac{a}{x+3} - 1\) ergibt \(-2 = \frac{a}{-1+3} - 1\). 4. Daraus folgt \(-1 = \frac{a}{2} \Rightarrow a = -2\). Die Parameter sind \(a = -2\), \(b = 3\) und \(c = -1\).

Antwort

\(a = -2\), \(b = 3\), \(c = -1\)
4333258
Bestimme die Parameter \(a\), \(b\) und \(c\) für die Funktion \(f(x) = \frac{a}{x+b} + c\) anhand des Graphen.
Abbildung zur Aufgabe 433325

Denkanstöße

- Beobachte, wo die Definitionslücke der Funktion liegt. - Beobachte, welchem \(y\)-Wert sich der Graph für große Beträge von \(x\) nähert. - Verwende den Punkt \(A\), um den fehlenden Wert für \(a\) zu bestimmen.

Lösung

1. Die senkrechte Asymptote liegt bei \(x = 3\). Daher gilt \(b = -3\). 2. Die waagerechte Asymptote liegt bei \(y = -4\). Daher gilt \(c = -4\). 3. Einsetzen von \(A(6 \mid -2)\) ergibt \(-2 = \frac{a}{6-3} - 4\). 4. Daraus folgt \(2 = \frac{a}{3} \Rightarrow a = 6\). Somit gilt \(a = 6\), \(b = -3\) und \(c = -4\).

Antwort

\(a = 6\), \(b = -3\), \(c = -4\)
4333288
Ermittle den Funktionsterm der dargestellten Hyperbel.
Abbildung zur Aufgabe 433328

Denkanstöße

- Achte genau darauf, welchen Geraden sich der Graph zwischen den beschrifteten Halbwerten annähert. - Ein Kästchen entspricht hier \(0{,}5\) Einheiten. - Setze den markierten Punkt ein, um den Streckfaktor \(a\) zu finden.

Lösung

1. Die Asymptoten liegen bei \(x = -2{,}5\) und \(y = -0{,}5\). Somit ist \(b = 2{,}5\) und \(c = -0{,}5\). 2. Einsetzen von \(P(-1{,}5 \mid 0{,}5)\) in \(f(x) = \frac{a}{x+2{,}5} - 0{,}5\) ergibt \(0{,}5 = \frac{a}{-1{,}5+2{,}5} - 0{,}5\). 3. Daraus folgt \(1 = \frac{a}{1} \Rightarrow a = 1\). Der Term ist \(f(x) = \frac{1}{x+2{,}5} - 0{,}5\).

Antwort

\(f(x) = \frac{1}{x+2{,}5} - 0{,}5\)
4333318
Gegeben ist der Graph einer Funktion \(f\) mit der Funktionsgleichung \(f(x) = \frac{a}{x+b} + c\). a) Bestimme die Gleichungen der senkrechten und der waagerechten Asymptote aus der Abbildung. b) Ermittle daraus die Werte für \(b\) und \(c\). c) Nutze einen gut ablesbaren Punkt des Graphen, um den Parameter \(a\) zu bestimmen. Gib die vollständige Funktionsgleichung an. d) Berechne die Nullstelle der Funktion \(f\).
Abbildung zur Aufgabe 433331

Denkanstöße

- Beobachte, welchem Wert sich der Graph für große Beträge von \(x\) nähert. Das hilft bei der waagerechten Asymptote. - Die senkrechte Asymptote liegt dort, wo die Funktionswerte betragsmäßig stark wachsen. - Überlege, wie die Asymptoten mit den Parametern der verschobenen Normalhyperbel zusammenhängen. - Setze die Koordinaten eines gut ablesbaren Punkts ein, um den Streckfaktor \(a\) zu bestimmen.

Lösung

1. Aus dem Graphen lässt sich die Polstelle bei \(x = -3\) ablesen. Die senkrechte Asymptote hat daher die Gleichung \(x = -3\); die waagerechte Asymptote liegt bei \(y = -1\). 2. Da die senkrechte Asymptote bei der Definitionslücke \(x = -b\) liegt, folgt \(-b = -3\), also \(b = 3\). Der Wert der waagerechten Asymptote entspricht dem Parameter \(c\), also \(c = -1\). 3. Ein gut ablesbarer Punkt ist \(P(-2 \mid 1)\). Einsetzen in \(f(x) = \frac{a}{x+3} - 1\) ergibt \(1 = \frac{a}{-2+3} - 1\). Daraus folgt \(a = 2\). Die vollständige Gleichung lautet \(f(x) = \frac{2}{x+3} - 1\). 4. Für die Nullstelle gilt \(0 = \frac{2}{x+3} - 1 \Rightarrow 1 = \frac{2}{x+3} \Rightarrow x+3 = 2 \Rightarrow x = -1\).

Antwort

a) Senkrechte Asymptote: \(x = -3\); waagerechte Asymptote: \(y = -1\). b) \(b = 3\) und \(c = -1\). c) \(a = 2\); die Funktionsgleichung lautet \(f(x) = \frac{2}{x+3} - 1\). d) Die Nullstelle liegt bei \(x = -1\).
4333328
Die Abbildung zeigt den Graphen einer gebrochen-rationalen Funktion \(g\) der Form \(g(x) = \frac{a}{x-x_0} + y_0\). a) Gib die maximale Definitionsmenge \(D\) der Funktion an. b) Bestimme die Funktionsgleichung von \(g\). c) Erkläre anhand des Funktionsterms, gegen welchen Wert die Funktionswerte streben, wenn \(x\) immer größer wird (\(x \to \infty\)). Bestätige deine Überlegung am Graphen.
Abbildung zur Aufgabe 433332

Denkanstöße

- Wo darf man für \(x\) keinen Wert einsetzen? Das erkennst du an der senkrechten „Lücke“ im Graphen. - Die Parameter \(x_0\) und \(y_0\) verschieben die Standardhyperbel entlang der Achsen. - Überlege dir, was mit einem Bruch passiert, wenn der Nenner riesig wird. Welcher Teil der Funktionsgleichung bleibt dann „übrig“?

Lösung

1. Die Definitionslücke liegt bei \(x = 4\), da dort die senkrechte Asymptote verläuft. Somit ist \(D = \mathbb{R} \setminus \{4\}\). Daraus folgt direkt \(x_0 = 4\). 2. Die waagerechte Asymptote liegt bei \(y = 1\), woraus sich \(y_0 = 1\) ergibt. 3. Um \(a\) zu bestimmen, wählt man einen Punkt auf dem Graphen, zum Beispiel \(P(6 \mid 0)\). Einsetzen in \(g(x) = \frac{a}{x-4} + 1\) ergibt \(0 = \frac{a}{6-4} + 1 \Rightarrow -1 = \frac{a}{2} \Rightarrow a = -2\). Die Funktionsgleichung lautet \(g(x) = \frac{-2}{x-4} + 1\). 4. Für \(x \to \infty\) wird der Nenner \(x-4\) sehr groß. Der Wert des Bruchs \(\frac{-2}{x-4}\) nähert sich somit dem Wert \(0\). Der gesamte Funktionswert \(g(x)\) nähert sich folglich dem Wert \(1\). Im Graphen erkennt man dies daran, dass sich die Kurve für große \(x\) von unten immer weiter an die Gerade \(y = 1\) annähert.

Antwort

a) \(D = \mathbb{R} \setminus \{4\}\). b) \(g(x) = \frac{-2}{x-4} + 1\). c) Wenn \(x\) gegen unendlich strebt, geht der Wert des Bruchterms gegen \(0\). Die Funktionswerte nähern sich daher dem Wert \(1\) an. Dies entspricht der waagerechten Asymptote \(y = 1\) im Graphen.
4333358
Die Abbildung zeigt den Graphen einer verschobenen Hyperbel \(f\) und einer Geraden \(g\). Die Hyperbel hat eine Funktionsgleichung der Form \(f(x) = \frac{a}{x-x_0} + y_0\). a) Bestimme die Funktionsgleichung von \(f\) mithilfe der Asymptoten und des markierten Punktes \(P(2 \mid 5)\). b) Lies die Koordinaten der Schnittpunkte \(S_1\) und \(S_2\) der beiden Graphen ab. c) Überprüfe durch Rechnung, ob der Punkt \(Q(5 \mid 3{,}5)\) auf dem Graphen von \(f\) liegt.
Abbildung zur Aufgabe 433335

Denkanstöße

- Beobachte, welchen Geraden sich die Hyperbel immer weiter annähert. Diese geben ihre Verschiebung im Koordinatensystem an. - Setze anschließend den bekannten Punkt in die Funktionsgleichung ein, um den Streckfaktor zu berechnen. - Schnittpunkte liegen dort, wo sich die beiden Graphen schneiden. - Für eine Punktprobe setzt du den \(x\)-Wert ein und vergleichst den berechneten Funktionswert mit der \(y\)-Koordinate.

Lösung

1. Die senkrechte Asymptote liegt bei \(x = 1\), also ist \(x_0 = 1\). Die waagerechte Asymptote liegt bei \(y = 3\), also ist \(y_0 = 3\). 2. Einsetzen des Punktes \(P(2 \mid 5)\) in \(f(x) = \frac{a}{x-1} + 3\) ergibt \(5 = \frac{a}{2-1} + 3\), woraus \(a = 2\) folgt. Die Funktionsgleichung lautet \(f(x) = \frac{2}{x-1} + 3\). 3. Die Schnittpunkte der Graphen liegen bei \(S_1(0 \mid 1)\) und \(S_2(3 \mid 4)\). 4. Für die Punktprobe gilt \(f(5) = \frac{2}{5-1} + 3 = \frac{2}{4} + 3 = 3{,}5\). Da der berechnete Wert mit der \(y\)-Koordinate von \(Q\) übereinstimmt, liegt der Punkt auf dem Graphen.

Antwort

a) \(f(x) = \frac{2}{x-1} + 3\) b) \(S_1(0 \mid 1)\) und \(S_2(3 \mid 4)\) c) Ja, der Punkt \(Q\) liegt auf dem Graphen, da \(f(5) = 3{,}5\) gilt.
4334578
Der Graph einer gebrochen-rationalen Funktion \(f\) mit der Gleichung \(f(x) = \frac{k}{x-d} + c\) ist im untenstehenden Koordinatensystem dargestellt. a) Lies die Gleichungen der waagerechten und der senkrechten Asymptote aus der Abbildung ab und gib damit die Werte für \(d\) und \(c\) an. b) Bestimme den Parameter \(k\) mithilfe des markierten Punktes \(P(3 \mid 3)\) und schreibe den vollständigen Funktionsterm auf. c) Berechne die Koordinaten des Schnittpunktes des Graphen mit der \(y\)-Achse.
Abbildung zur Aufgabe 433457

Denkanstöße

- Beobachte, welchen Geraden sich der Graph immer weiter annähert. - Die senkrechte Asymptote gibt Aufschluss über die Definitionslücke und den Wert im Nenner. - Die waagerechte Asymptote zeigt den Wert, dem sich die Funktionswerte für große Beträge von \(x\) annähern. - Nutze die Koordinaten des Punktes \(P\), um die letzte Unbekannte zu bestimmen. - Auf der \(y\)-Achse gilt stets \(x = 0\).

Lösung

1. Die senkrechte Asymptote liegt bei \(x = 2\). Da die Funktion dort eine Definitionslücke hat, muss der Nenner null werden: \(2-d = 0 \Rightarrow d = 2\). 2. Die waagerechte Asymptote liegt bei \(y = 1\). Für große Beträge von \(x\) nähert sich \(\frac{k}{x-d}\) dem Wert null, sodass \(f(x) \approx c\) gilt. Somit ist \(c = 1\). 3. Mit dem Ansatz \(f(x) = \frac{k}{x-2} + 1\) und dem Punkt \(P(3 \mid 3)\) ergibt sich \(3 = \frac{k}{3-2} + 1 \Rightarrow k = 2\). Der vollständige Funktionsterm lautet \(f(x) = \frac{2}{x-2} + 1\). 4. Für den Schnittpunkt mit der \(y\)-Achse gilt \(x = 0\): \(f(0) = \frac{2}{0-2} + 1 = -1 + 1 = 0\). Daher ist \(S_y(0 \mid 0)\).

Antwort

a) \(d = 2\), \(c = 1\) b) \(k = 2\); Funktionsterm: \(f(x) = \frac{2}{x-2} + 1\) c) \(S_y(0 \mid 0)\)
4335818
Gegeben ist die Hyperbel \(f(x) = \frac{1}{x}\). Der Graph der verschobenen Hyperbel \(g\) ist unten dargestellt. Bestimme die Gleichungen der Asymptoten, beschreibe die Verschiebung und gib die Funktionsgleichung von \(g\) an.
Abbildung zur Aufgabe 433581

Denkanstöße

- Beobachte, welchen Geraden sich der Graph annähert. Diese Asymptoten geben die Verschiebung an. - Vergleiche den Schnittpunkt der Asymptoten von \(g\) mit dem Ursprung als Zentrum der Grundhyperbel. - Achte auf das Vorzeichen bei der Verschiebung in \(x\)-Richtung im Nenner.

Lösung

1. Aus dem Graphen lassen sich die Asymptoten ablesen: Die senkrechte Asymptote liegt bei \(x = 1\), die waagerechte bei \(y = 2\). 2. Die Verschiebung beträgt somit \(1\) Einheit nach rechts und \(2\) Einheiten nach oben. 3. Der Funktionsterm einer verschobenen Hyperbel hat die Form \(g(x) = \frac{1}{x-d} + e\). 4. Einsetzen der Werte ergibt \(g(x) = \frac{1}{x-1} + 2\).

Antwort

Die Asymptoten liegen bei \(x = 1\) und \(y = 2\). Der Graph von \(g\) entsteht durch Verschiebung von \(f\) um \(1\) Einheit nach rechts und \(2\) Einheiten nach oben. Die Funktionsgleichung lautet \(g(x) = \frac{1}{x-1} + 2\).
4340518
Betrachte die Graphen der Funktionen \(f\), \(g\) und \(h\). Der blaue Graph gehört zur Funktion \(f(x) = \frac{1}{x}\). Bestimme die Funktionsgleichungen der verschobenen Hyperbeln \(g\) und \(h\).
Abbildung zur Aufgabe 434051

Denkanstöße

- Achte auf die Lage der Geraden, denen sich die Graphen annähern. - Vergleiche den Schnittpunkt der Asymptoten bei \(f\), \(g\) und \(h\). - Eine Verschiebung der senkrechten Asymptote entspricht einer Änderung im Nenner.

Lösung

1. Der Graph von \(g\) hat seine senkrechte Asymptote bei \(x = -2\) und seine waagerechte Asymptote bei \(y = 1\). Somit lautet der Term \(g(x) = \frac{1}{x+2} + 1\). 2. Der Graph von \(h\) hat seine senkrechte Asymptote bei \(x = 3\) und seine waagerechte Asymptote bei \(y = -2\). Somit lautet der Term \(h(x) = \frac{1}{x-3} - 2\).

Antwort

\(g(x) = \frac{1}{x+2} + 1\); \(h(x) = \frac{1}{x-3} - 2\)
4340528
Gegeben ist der Graph der Funktion \(f(x) = \frac{2}{x}\). Die Graphen \(g\) und \(h\) sind durch Verschiebungen aus diesem Graphen entstanden. Bestimme die zugehörigen Funktionsterme.
Abbildung zur Aufgabe 434052

Denkanstöße

- Bestimme für jede Funktion die Lage der senkrechten und waagerechten Asymptoten. - Überprüfe deine Vermutung mit einem gut ablesbaren Punkt auf dem Graphen.

Lösung

1. Der Graph von \(g\) ist gegenüber \(f\) um \(1\) Einheit nach rechts verschoben. Die senkrechte Asymptote liegt bei \(x = 1\). Der Funktionsterm ist \(g(x) = \frac{2}{x-1}\). 2. Der Graph von \(h\) ist gegenüber \(f\) um \(2\) Einheiten nach links und um \(1\) Einheit nach unten verschoben. Die senkrechte Asymptote liegt bei \(x = -2\), die waagerechte bei \(y = -1\). Der Funktionsterm ist \(h(x) = \frac{2}{x+2} - 1\).

Antwort

\(g(x) = \frac{2}{x-1}\); \(h(x) = \frac{2}{x+2} - 1\)
4344118
Der abgebildete Graph einer Funktion \(f\) hat die Form \(f(x) = \frac{a}{x-x_0} + c\). Bestimme die Werte für \(x_0\), \(c\) und \(a\) und gib den Funktionsterm an.
Abbildung zur Aufgabe 434411

Denkanstöße

- Beobachte, welchen Geraden sich der Graph immer weiter annähert. Sie geben Aufschluss über die Verschiebung. - Die Lage der senkrechten Asymptote hilft bei der Bestimmung von \(x_0\). - Die Lage der waagerechten Asymptote hilft bei der Bestimmung von \(c\). - Setze anschließend einen gut ablesbaren Punkt ein, um den Streckfaktor \(a\) zu bestimmen.

Lösung

1. Die senkrechte Asymptote liegt bei \(x = -1\). Daher muss der Nenner für \(x = -1\) null werden, woraus \(x_0 = -1\) folgt. Der Term ist zunächst \(f(x) = \frac{a}{x+1} + c\). 2. Die waagerechte Asymptote liegt bei \(y = -2\). Dies gibt die senkrechte Verschiebung an: \(c = -2\). 3. Zur Bestimmung von \(a\) wird ein Punkt abgelesen, zum Beispiel der Schnittpunkt mit der \(y\)-Achse \(S_y(0 \mid -1)\). 4. Einsetzen ergibt \(-1 = \frac{a}{0+1} - 2\). 5. Daraus folgt \(-1 = a-2 \Rightarrow a = 1\). 6. Der vollständige Funktionsterm lautet \(f(x) = \frac{1}{x+1} - 2\).

Antwort

Die Parameter sind \(x_0 = -1\), \(c = -2\) und \(a = 1\). Der Funktionsterm lautet \(f(x) = \frac{1}{x+1} - 2\).
4119738
Zwei Rechtecke haben den gleichen Flächeninhalt von \(24\,\text{cm}^2\). Rechteck A hat die Seitenlängen \(x\) und \(y\). Es gilt \(x \cdot y = 24\). Rechteck B hat die Seitenlängen \(a\) und \(b\). Hierbei ist die Seite \(a\) immer genau \(2\,\text{cm}\) länger als die Seite \(x\) von Rechteck A. a) Stelle eine Formel auf, mit der man die Seitenlänge \(b\) von Rechteck B direkt in Abhängigkeit von \(x\) berechnen kann. b) Berechne die Seitenlänge \(b\), wenn \(x = 4\,\text{cm}\) ist. c) Wenn \(x = 4\,\text{cm}\) ist, wie lang ist dann die Seite \(y\) von Rechteck A? Vergleiche \(y\) und \(b\) und gib an, um wie viel Zentimeter sich die Seitenlängen unterscheiden.

Denkanstöße

- Drücke zuerst die neue Seite \(a\) durch \(x\) aus. - Nutze die Flächeninhaltsformel für das zweite Rechteck. - Setze den gegebenen Wert für \(x\) nacheinander in die Bedingungen für beide Rechtecke ein.

Lösung

1. Bestimmung von \(a\): Da \(a\) um \(2\,\text{cm}\) länger als \(x\) ist, gilt \(a = x + 2\). 2. Aufstellen der Formel für \(b\): Der Flächeninhalt von Rechteck B ist \(a \cdot b = 24\). Einsetzen von \(a\) ergibt \((x + 2) \cdot b = 24\). Umgestellt nach \(b\): \(b = \frac{24}{x + 2}\). 3. Berechnung für \(x = 4\): \(b = \frac{24}{4 + 2} = \frac{24}{6} = 4\). Die Seite \(b\) ist \(4\,\text{cm}\) lang. 4. Berechnung von \(y\) für \(x = 4\): Aus \(x \cdot y = 24\) folgt \(4 \cdot y = 24\), also \(y = 6\,\text{cm}\). 5. Vergleich: \(y = 6\,\text{cm}\) und \(b = 4\,\text{cm}\). Die Seite \(b\) ist um \(2\,\text{cm}\) kürzer als die Seite \(y\).

Antwort

a) \(b = \frac{24}{x + 2}\) b) \(b = 4\,\text{cm}\) c) \(y = 6\,\text{cm}\). Die Seite \(b\) ist um \(2\,\text{cm}\) kürzer als die Seite \(y\).
4129138
Gegeben ist die Funktion \(f(x) = \frac{4}{x-3} + 2\). a) Bestimme die Definitionsmenge \(\mathbb{D}\) und die Wertemenge \(\mathbb{W}\) der Funktion. b) Gib die Gleichungen der waagerechten und der senkrechten Asymptote an. c) Der Graph von \(f\) wird um \(5\) Einheiten nach links und um \(3\) Einheiten nach unten verschoben. Bestimme die Funktionsgleichung des neuen Graphen \(g\).

Denkanstöße

- Welche Zahl darfst du für \(x\) nicht einsetzen, damit der Nenner nicht null wird? - Welchen Wert kann der gesamte Bruchterm niemals annehmen? - Wie hängen die Asymptoten mit den ausgeschlossenen Werten der Mengen \(\mathbb{D}\) und \(\mathbb{W}\) zusammen? - Wenn ein Graph nach links verschoben wird, wie verändert sich dann der Ausdruck in der Klammer im Nenner?

Lösung

1. Bestimmung der Definitionsmenge: Der Nenner darf nicht null werden, also \(x - 3 \neq 0 \Rightarrow x \neq 3\). Somit ist \(\mathbb{D} = \mathbb{R} \setminus \{3\}\). 2. Bestimmung der Wertemenge: Da der Bruch \(\frac{4}{x-3}\) niemals null wird, kann die Funktion den Wert \(2\) niemals annehmen. Somit ist \(\mathbb{W} = \mathbb{R} \setminus \{2\}\). 3. Bestimmung der Asymptoten: Die senkrechte Asymptote liegt an der Definitionslücke bei \(x = 3\). Die waagerechte Asymptote entspricht dem konstanten Summanden bei \(y = 2\). 4. Verschiebung des Graphen: Eine Verschiebung um \(5\) Einheiten nach links bedeutet, dass \(x\) durch \((x + 5)\) ersetzt wird. Eine Verschiebung um \(3\) Einheiten nach unten bedeutet, dass vom Funktionswert \(3\) subtrahiert wird. 5. Berechnung der neuen Gleichung: \(g(x) = \frac{4}{(x+5)-3} + 2 - 3 = \frac{4}{x+2} - 1\).

Antwort

a) \(\mathbb{D} = \mathbb{R} \setminus \{3\}\); \(\mathbb{W} = \mathbb{R} \setminus \{2\}\) b) Senkrechte Asymptote: \(x = 3\); Waagerechte Asymptote: \(y = 2\) c) \(g(x) = \frac{4}{x+2} - 1\)
4132308
Der Graph einer gebrochen-rationalen Funktion \(h\) mit der Form \(h(x) = \frac{a}{x-x_0} + y_0\) hat die senkrechte Asymptote \(x = 2\) und die waagerechte Asymptote \(y = -3\). Außerdem verläuft der Graph durch den Punkt \(P(4 \mid -4)\). a) Bestimme die Funktionsgleichung von \(h\). b) Untersuche rechnerisch, ob der Graph die \(x\)-Achse schneidet. Falls ja, gib die Koordinaten des Schnittpunkts an.

Denkanstöße

- Welche Parameter in der Funktionsgleichung werden direkt durch die Lage der Asymptoten bestimmt? - Wie kannst du den verbleibenden unbekannten Parameter berechnen, wenn du einen Punkt auf dem Graphen kennst? - Was muss für den Funktionswert an einem Schnittpunkt mit der x-Achse gelten?

Lösung

1. Einsetzen der Asymptoten in die Grundform: Da die senkrechte Asymptote bei \(x = 2\) liegt, muss \(x_0 = 2\) sein. Da die waagerechte Asymptote bei \(y = -3\) liegt, muss \(y_0 = -3\) sein. Die Gleichung lautet bisher: \(h(x) = \frac{a}{x-2} - 3\). 2. Bestimmung von \(a\) mit Punkt \(P(4 \mid -4)\): Setze die Koordinaten in die Gleichung ein: \(-4 = \frac{a}{4-2} - 3\). Vereinfache: \(-4 = \frac{a}{2} - 3\). Addiere \(3\): \(-1 = \frac{a}{2}\). Multipliziere mit \(2\): \(a = -2\). Die Funktionsgleichung ist \(h(x) = \frac{-2}{x-2} - 3\). 3. Berechnung der Nullstelle (Schnittpunkt mit der \(x\)-Achse): Setze \(h(x) = 0\): \(0 = \frac{-2}{x-2} - 3\). Addiere \(3\): \(3 = \frac{-2}{x-2}\). Multipliziere mit \((x-2)\): \(3(x-2) = -2 \Rightarrow 3x - 6 = -2\). Addiere \(6\): \(3x = 4\). Dividiere durch \(3\): \(x = \frac{4}{3}\). Der Schnittpunkt ist \(S_x(\frac{4}{3} \mid 0)\).

Antwort

a) \(h(x) = \frac{-2}{x-2} - 3\) b) Ja, der Graph schneidet die \(x\)-Achse im Punkt \(S_x(\frac{4}{3} \mid 0)\) (bzw. \(S_x(1{,}\bar{3} \mid 0)\)).
4132638
Betrachte die Funktion \(h(x) = \frac{-1}{x-2} + 5\). a) Beschreibe, wie der Graph von \(h\) durch Transformationen (Spiegelung, Verschiebung) aus dem Graphen der Grundfunktion \(f(x) = \frac{1}{x}\) hervorgeht. b) Gib die Definitionsmenge \(\mathbb{D}\) und die Wertemenge \(\mathbb{W}\) der Funktion \(h\) an. c) Für welchen Wert von \(x\) gilt \(h(x) = 4\)?

Denkanstöße

- Welche Auswirkungen haben die einzelnen Zahlen im Funktionsterm auf die Lage und Form der Hyperbel? - Gibt es Werte, die \(x\) nicht annehmen darf oder die als Ergebnis \(y\) niemals herauskommen können? - Versuche, die Gleichung Schritt für Schritt so umzuformen, dass \(x\) alleine auf einer Seite steht.

Lösung

1. Transformationen beschreiben: Das Minuszeichen im Zähler bewirkt eine Spiegelung an der \(x\)-Achse. Die \(-2\) im Nenner verschiebt den Graphen um \(2\) Einheiten nach rechts. Die \(+5\) am Ende verschiebt den Graphen um \(5\) Einheiten nach oben. 2. Definitions- und Wertemenge: Die Definitionsmenge schließt den Wert aus, für den der Nenner null wird: \(\mathbb{D} = \mathbb{R} \setminus \{2\}\). Die Wertemenge schließt die Höhe der waagerechten Asymptote aus: \(\mathbb{W} = \mathbb{R} \setminus \{5\}\). 3. Gleichung lösen: Setze \(h(x) = 4\). \(4 = \frac{-1}{x-2} + 5 \Rightarrow -1 = \frac{-1}{x-2}\). Multipliziere mit \((x-2)\): \(-(x-2) = -1 \Rightarrow x-2 = 1 \Rightarrow x = 3\).

Antwort

a) Spiegelung an der \(x\)-Achse, Verschiebung um \(2\) Einheiten nach rechts und \(5\) Einheiten nach oben. b) \(\mathbb{D} = \mathbb{R} \setminus \{2\}\); \(\mathbb{W} = \mathbb{R} \setminus \{5\}\) c) \(x = 3\)
4132728
Betrachte die beiden Funktionen \(f_1(x) = \frac{4}{x}\) und \(f_2(x) = \frac{4}{x-2} + 1\). 1. Zeige rechnerisch, dass der Punkt \(S(4|1)\) auf dem Graphen von \(f_1\) liegt. 2. Bestimme die Lage von \(S\) (oberhalb, unterhalb oder auf) im Verhältnis zum Graphen von \(f_2\). 3. Berechne die x-Koordinate des Punktes auf dem Graphen von \(f_2\), der den y-Wert 5 besitzt.

Denkanstöße

- Gehe schrittweise vor und setze die bekannten Werte in die jeweilige Funktionsgleichung ein. - Was bedeutet ein Vergleich von zwei y-Werten bei gleichem x für die Position eines Punktes? - Wie löst man eine Gleichung, bei der die gesuchte Variable im Nenner steht? - Achte darauf, welche Funktion in welchem Aufgabenteil gefragt ist.

Lösung

1. Prüfung für \(f_1\): \(f_1(4) = \frac{4}{4} = 1\). Da der berechnete Wert der y-Koordinate von \(S\) entspricht, liegt \(S\) auf dem Graphen von \(f_1\). 2. Lage bezüglich \(f_2\): Berechne \(f_2(4) = \frac{4}{4-2} + 1 = \frac{4}{2} + 1 = 2 + 1 = 3\). Da die y-Koordinate von \(S\) (nämlich 1) kleiner ist als der Funktionswert 3 (\(1 < 3\)), liegt der Punkt \(S\) unterhalb des Graphen von \(f_2\). 3. Berechnung der x-Koordinate: Setze \(f_2(x) = 5 \Rightarrow 5 = \frac{4}{x-2} + 1\). Subtraktion von 1 ergibt \(4 = \frac{4}{x-2}\). Multiplikation mit \((x-2)\) ergibt \(4(x-2) = 4\), also \(x-2 = 1\). Somit ist \(x = 3\).

Antwort

1. \(f_1(4) = 1\), daher liegt \(S\) auf dem Graphen von \(f_1\). 2. \(S\) liegt unterhalb des Graphen von \(f_2\), da \(f_2(4) = 3\) und \(1 < 3\). 3. Die x-Koordinate ist \(x = 3\).
4132758
Der Graph einer gebrochen-rationalen Funktion \(k\) der Form \(k(x) = \frac{a}{x - x_0} + y_0\) hat die Asymptoten \(x = -2\) und \(y = -3\). Zudem verläuft der Graph durch den Punkt \(P(0 \mid -2{,}5)\). Bestimme die Funktionsgleichung von \(k\). Berechne anschließend die Stelle \(x\), an der die Funktion den Wert \(-2\) annimmt.

Denkanstöße

- Wie hängen die Werte \(x_0\) und \(y_0\) in der Formel mit der Lage der Asymptoten zusammen? - Setze die Koordinaten des Punktes in deine fast fertige Gleichung ein, um den fehlenden Parameter zu finden. - Beim Lösen nach \(x\): Bringe zuerst die Zahl ohne Bruch auf die andere Seite der Gleichung.

Lösung

1. Aus den Asymptoten folgt direkt \(x_0 = -2\) und \(y_0 = -3\). Die Form lautet also \(k(x) = \frac{a}{x - (-2)} - 3 = \frac{a}{x + 2} - 3\). 2. Einsetzen des Punktes \(P(0 \mid -2{,}5)\) zur Bestimmung von \(a\): \(-2{,}5 = \frac{a}{0 + 2} - 3\). 3. Gleichung lösen: \(-2{,}5 = \frac{a}{2} - 3 \Rightarrow 0{,}5 = \frac{a}{2} \Rightarrow a = 1\). Die Gleichung ist \(k(x) = \frac{1}{x + 2} - 3\). 4. Gesucht ist \(x\) für \(k(x) = -2\): \(-2 = \frac{1}{x + 2} - 3\). 5. Umstellen: \(1 = \frac{1}{x + 2} \Rightarrow x + 2 = 1 \Rightarrow x = -1\).

Antwort

Die Funktionsgleichung lautet \(k(x) = \frac{1}{x + 2} - 3\). Der Funktionswert \(-2\) wird an der Stelle \(x = -1\) angenommen.
4132938
Betrachte die Funktion \(f\) mit \(f(x) = \frac{4}{x-1} + 3\). Eine ihrer Symmetrieachsen ist die Gerade \(s: y = x + 2\). a) Bestätige durch eine Rechnung, dass der Punkt \(Q(2 | 7)\) auf dem Graphen von \(f\) liegt. b) Durch Spiegelung von \(Q\) an der Achse \(s\) entsteht der Punkt \(Q'(5 | 4)\). Begründe mithilfe der Symmetrieeigenschaft, warum \(Q'\) ebenfalls ein Punkt der Hyperbel sein muss. Überprüfe deine Begründung anschließend durch eine Probe mit den Koordinaten von \(Q'\).

Denkanstöße

- Was bedeutet es rechnerisch, wenn ein Punkt auf einem Graphen liegt? - Was passiert mit einer Figur, wenn man sie an ihrer eigenen Symmetrieachse spiegelt? - Wie kannst du mathematisch sicherstellen, dass ein Punkt tatsächlich die Funktionsgleichung erfüllt?

Lösung

1. Probe für \(Q(2 | 7)\): \(f(2) = \frac{4}{2-1} + 3 = \frac{4}{1} + 3 = 7\). Da \(7 = 7\), liegt \(Q\) auf dem Graphen. 2. Begründung der Symmetrie: Da die Gerade \(s\) eine Symmetrieachse der Hyperbel ist, wird jeder Punkt der Hyperbel bei einer Spiegelung an \(s\) wieder auf einen Punkt der Hyperbel abgebildet. Da \(Q\) auf der Hyperbel liegt, muss sein Spiegelpunkt \(Q'\) ebenfalls darauf liegen. 3. Probe für \(Q'(5 | 4)\): \(f(5) = \frac{4}{5-1} + 3 = \frac{4}{4} + 3 = 1 + 3 = 4\). Da \(4 = 4\), liegt \(Q'\) auf dem Graphen.

Antwort

a) Einsetzen ergibt \(f(2) = 7\), somit liegt \(Q\) auf dem Graphen. b) Da die Hyperbel achsensymmetrisch zu \(s\) ist, liegen mit jedem Punkt auch alle an \(s\) gespiegelten Punkte auf dem Graphen. Die Probe \(f(5) = 4\) bestätigt dies.
4133418
Eine verschobene Hyperbel wird durch die Funktion \(g(x) = \frac{a}{x-1} - 4\) beschrieben. Der Graph der Funktion verläuft durch den Punkt \(A(3 | -2)\). a) Berechne den Wert des Parameters \(a\). b) Untersuche rechnerisch, ob der Graph die \(x\)-Achse schneidet. Falls ja, gib die Koordinaten des Schnittpunkts an.

Denkanstöße

- Setze den gegebenen Punkt in die Funktionsgleichung ein, um die Unbekannte zu finden. - Was muss für den Funktionswert \(y\) gelten, wenn ein Punkt auf der \(x\)-Achse liegt? - Denk beim Lösen der Gleichung daran, wie man einen Bruch „auflöst“.

Lösung

1. Parameter \(a\) berechnen: Koordinaten von \(A(3 | -2)\) in \(g(x)\) einsetzen: \(-2 = \frac{a}{3-1} - 4\). 2. Nach \(a\) auflösen: \(-2 = \frac{a}{2} - 4 \Rightarrow 2 = \frac{a}{2} \Rightarrow a = 4\). Die Funktion lautet \(g(x) = \frac{4}{x-1} - 4\). 3. Nullstelle (Schnittpunkt mit der \(x\)-Achse) suchen: Setze \(g(x) = 0\): \(0 = \frac{4}{x-1} - 4\). 4. Gleichung lösen: \(4 = \frac{4}{x-1} \Rightarrow 4(x-1) = 4 \Rightarrow x-1 = 1 \Rightarrow x = 2\). 5. Ergebnis formulieren: Da \(x=2\) im Definitionsbereich liegt, ist der Schnittpunkt mit der \(x\)-Achse \(N(2 | 0)\).

Antwort

a) \(a = 4\) b) Ja, der Graph schneidet die \(x\)-Achse im Punkt \(N(2 | 0)\).
4141548
Gegeben ist eine Funktion der Form \(f(x) = \frac{a}{x-x_0} + y_0\). Der Graph dieser Funktion hat die waagrechte Asymptote \(y = -2\). Die Definitionsmenge der Funktion ist \(D = \mathbb{Q} \setminus \{1\}\). Zudem ist bekannt, dass der Graph die \(x\)-Achse an der Stelle \(x = 5\) schneidet. a) Bestimme den Funktionsterm von \(f\). b) Berechne den \(y\)-Wert des Punktes auf dem Graphen, der die x-Koordinate \(x = 3\) besitzt.

Denkanstöße

- Was sagt die Definitionsmenge über die Lage der senkrechten Asymptote aus? - Was bedeutet es rechnerisch, wenn ein Graph die \(x\)-Achse schneidet? - Wie berechnet man allgemein einen Funktionswert für ein gegebenes \(x\)?

Lösung

1. Aus der Definitionsmenge \(D = \mathbb{Q} \setminus \{1\}\) folgt, dass die senkrechte Asymptote bei \(x = 1\) liegt, also \(x_0 = 1\). 2. Die waagrechte Asymptote \(y = -2\) liefert \(y_0 = -2\). 3. Der Ansatz lautet: \(f(x) = \frac{a}{x-1} - 2\). 4. Der Schnittpunkt mit der \(x\)-Achse bei \(x = 5\) bedeutet \(f(5) = 0\). 5. Einsetzen ergibt: \(0 = \frac{a}{5-1} - 2\), also \(0 = \frac{a}{4} - 2\). 6. Daraus folgt \(2 = \frac{a}{4}\) und somit \(a = 8\). Der Funktionsterm ist \(f(x) = \frac{8}{x-1} - 2\). 7. Für Aufgabenteil b) wird \(x = 3\) in den Term eingesetzt: \(f(3) = \frac{8}{3-1} - 2 = \frac{8}{2} - 2 = 4 - 2 = 2\). Der gesuchte \(y\)-Wert ist 2.

Antwort

a) \(f(x) = \frac{8}{x-1} - 2\) b) \(y = 2\)
4262688
Betrachte die Funktion \(g(x) = \frac{3x-2}{x+2}\). 1. Bestimme den Definitionsbereich \(\mathbb{D}\) der Funktion (Grundmenge \(\mathbb{Q}\)). 2. Zeige rechnerisch, dass sich der Funktionsterm als \(g(x) = 3 - \frac{8}{x+2}\) schreiben lässt. 3. Berechne die Nullstelle der Funktion. 4. Bestimme den Wert für \(x\), an dem die Funktion den Wert \(y = 1\) annimmt. 5. Erkläre kurz, was mit den Funktionswerten passiert, wenn \(x\) immer größer wird (z. B. \(x = 1000\), \(x = 1\,000\,000\)). Welchen Wert wird die Funktion niemals erreichen?

Denkanstöße

- Wann ist ein Bruchterm nicht definiert? - Versuche, den Zähler als Vielfaches des Nenners plus einen Rest zu schreiben. - Ein Bruch ist genau dann null, wenn sein Zähler null und sein Nenner ungleich null ist. - Setze den Funktionsterm gleich \(1\) und löse nach \(x\) auf. - Was geschieht mit einem Bruch, wenn sein Nenner sehr groß wird, der Zähler aber konstant bleibt?

Lösung

1. Der Nenner darf nicht null werden: \(x+2\neq0\), also \(x\neq-2\). Somit ist \(\mathbb{D}=\mathbb{Q}\setminus\{-2\}\). 2. Durch geschicktes Ergänzen gilt: \(\frac{3x-2}{x+2}=\frac{3(x+2)-8}{x+2}=3-\frac{8}{x+2}\). 3. Für eine Nullstelle muss der Zähler null sein: \(3x-2=0\). Daher ist \(x=\frac{2}{3}\); der Nenner ist dort ungleich null. 4. Aus \(1=3-\frac{8}{x+2}\) folgt \(2=\frac{8}{x+2}\), also \(2(x+2)=8\) und damit \(x=2\). 5. Für immer größere positive \(x\)-Werte nähert sich \(\frac{8}{x+2}\) der Zahl \(0\). Daher nähert sich \(g(x)\) der Zahl \(3\), erreicht sie aber nie, weil \(\frac{8}{x+2}\) für kein zulässiges \(x\) gleich \(0\) ist.

Antwort

1. \(\mathbb{D} = \mathbb{Q} \setminus \{-2\}\) 2. Nachweis durch Umformung: \(g(x) = \frac{3(x+2)-8}{x+2} = 3 - \frac{8}{x+2}\). 3. \(x = \frac{2}{3}\) 4. \(x = 2\) 5. Die Funktionswerte nähern sich der Zahl \(3\) an. Die Funktion erreicht den Wert \(3\) niemals.
4132918
Gegeben ist die Funktion \(f\) mit der Gleichung \(f(x) = \frac{2}{x+3} - 1\). Der Graph dieser Funktion ist eine verschobene Hyperbel. Bestimme die Gleichungen der beiden Geraden, zu denen der Graph von \(f\) achsensymmetrisch ist.

Denkanstöße

- Überlege zuerst, wo sich die Asymptoten der Hyperbel schneiden. - Welche Steigungen müssen Geraden haben, damit sie Symmetrieachsen einer solchen Hyperbel sein können? - Erinnere dich an die Punkt-Steigungs-Form einer Geradengleichung.

Lösung

1. Identifikation der Asymptoten: Die vertikale Asymptote liegt bei \(x = -3\) (Nullstelle des Nenners), die horizontale Asymptote bei \(y = -1\). 2. Bestimmung des Symmetriezentrums: Der Schnittpunkt der Asymptoten ist \(S(-3 | -1)\). 3. Ansatz für die Symmetrieachsen: Die Achsen verlaufen durch \(S\) mit den Steigungen \(m_1 = 1\) und \(m_2 = -1\). 4. Berechnung der ersten Achse: \(y - (-1) = 1 \cdot (x - (-3)) \Rightarrow y + 1 = x + 3 \Rightarrow y = x + 2\). 5. Berechnung der zweiten Achse: \(y - (-1) = -1 \cdot (x - (-3)) \Rightarrow y + 1 = -x - 3 \Rightarrow y = -x - 4\).

Antwort

Die Gleichungen der Symmetrieachsen lauten \(y = x + 2\) und \(y = -x - 4\).
4132928
Eine Hyperbel hat die beiden Symmetrieachsen \(s_1: y = x - 2\) und \(s_2: y = -x + 6\). a) Berechne den Schnittpunkt der beiden Symmetrieachsen. Welche besondere Bedeutung hat dieser Punkt für die Asymptoten der Hyperbel? b) Bestimme den Funktionsterm der Hyperbel in der Form \(f(x) = \frac{k}{x-x_0} + y_0\), wenn bekannt ist, dass der Graph durch den Punkt \(P(2 | 1)\) verläuft.

Denkanstöße

- Wie findet man den gemeinsamen Punkt zweier Geraden? - Was verrät dir der Schnittpunkt der Symmetrieachsen über die Lage der Hyperbel im Koordinatensystem? - Setze die bekannten Werte für die Verschiebung in die allgemeine Hyperbelgleichung ein. - Wie nutzt man einen gegebenen Punkt, um eine Unbekannte in einer Gleichung zu finden?

Lösung

1. Schnittpunkt der Achsen berechnen: Gleichsetzen \(x - 2 = -x + 6 \Rightarrow 2x = 8 \Rightarrow x = 4\). Einsetzen ergibt \(y = 4 - 2 = 2\). Der Schnittpunkt ist \(S(4 | 2)\). 2. Bedeutung des Punktes: Der Schnittpunkt der Symmetrieachsen ist gleichzeitig der Schnittpunkt der waagrechten und senkrechten Asymptoten der Hyperbel. 3. Funktionsgleichung aufstellen: Aus \(S(4 | 2)\) folgt \(x_0 = 4\) und \(y_0 = 2\). Der Ansatz lautet \(f(x) = \frac{k}{x-4} + 2\). 4. Parameter \(k\) bestimmen: Punkt \(P(2 | 1)\) einsetzen: \(1 = \frac{k}{2-4} + 2 \Rightarrow 1 = \frac{k}{-2} + 2 \Rightarrow -1 = \frac{k}{-2} \Rightarrow k = 2\). 5. Ergebnis: \(f(x) = \frac{2}{x-4} + 2\).

Antwort

a) Der Schnittpunkt ist \(S(4 | 2)\). Er ist der Schnittpunkt der Asymptoten. b) Die Funktionsgleichung lautet \(f(x) = \frac{2}{x-4} + 2\).
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Gegeben ist die gebrochen-rationale Funktion \(f\) mit der Funktionsgleichung \(f(x) = \frac{x+3}{x-1}\). 1. Überführe die Funktionsgleichung durch Termumformung in die Form \(f(x) = \frac{k}{x-x_0} + y_0\). 2. Gib die Gleichungen der senkrechten und der waagerechten Asymptote an. 3. Bestimme die Koordinaten des Symmetriezentrums \(Z\) der Hyperbel. 4. Berechne die Koordinaten der Schnittpunkte des Graphen mit der Symmetrieachse \(y = x\).

Denkanstöße

- Kannst du den Zähler so umschreiben, dass ein Teil davon genau dem Nenner entspricht? - Welcher Wert für \(x\) darf im Nenner nicht eingesetzt werden? - Wie verhält sich der Funktionswert, wenn \(x\) extrem große Werte annimmt? - Überlege, wie die Standard-Hyperbel \(y = \frac{4}{x}\) verschoben wurde.

Lösung

1. Der Zähler wird passend zum Nenner zerlegt: \(f(x)=\frac{(x-1)+4}{x-1}=1+\frac{4}{x-1}\). Somit gilt \(k=4\), \(x_0=1\) und \(y_0=1\). 2. Die senkrechte Asymptote ist \(x=1\), die waagerechte Asymptote ist \(y=1\). 3. Das Symmetriezentrum ist der Schnittpunkt der Asymptoten: \(Z(1|1)\). 4. Relativ zum Symmetriezentrum gilt \(Y=\frac{4}{X}\). Da \(k>0\), liegen die Schnittpunkte mit der Symmetrieachse auf \(Y=X\). Aus \(X=\frac{4}{X}\) folgt \(X^2=4\), also \(X=2\) oder \(X=-2\). Damit erhält man \(S_1(1+2|1+2)=S_1(3|3)\) und \(S_2(1-2|1-2)=S_2(-1|-1)\).

Antwort

1. \(f(x) = \frac{4}{x-1} + 1\) 2. Senkrechte Asymptote: \(x = 1\); Waagerechte Asymptote: \(y = 1\) 3. \(Z(1|1)\) 4. Schnittpunkte mit der Symmetrieachse \(y = x\): \(S_1(3|3)\) und \(S_2(-1|-1)\)

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