Der Graph einer Funktion \(h(x) = \frac{1}{x-x_0} + y_0\) besitzt eine senkrechte und eine waagrechte Asymptote.
Die senkrechte Asymptote verläuft durch den Punkt \(P(-3 | 0)\).
Die waagrechte Asymptote verläuft durch den Punkt \(Q(0 | 4{,}5)\).
a) Bestimme die Gleichungen der beiden Asymptoten.
b) Ermittle die Werte für \(x_0\) und \(y_0\).
c) Begründe, warum der Graph der Funktion die Gerade \(y = 4{,}5\) niemals schneiden kann.
Denkanstöße
- Wie verlaufen senkrechte und waagrechte Linien durch bestimmte Punkte im Koordinatensystem?
- Welche Rolle spielen die Parameter \(x_0\) und \(y_0\) für die Verschiebung des Graphen?
- Kann ein Bruch mit einer festen Zahl im Zähler (ungleich Null) jemals den Wert Null ergeben?
Lösung
1. Eine senkrechte Gerade durch \(P(-3 | 0)\) hat die Form \(x = \text{konstant}\). Da die x-Koordinate \(-3\) ist, lautet die Gleichung \(x = -3\).
2. Eine waagrechte Gerade durch \(Q(0 | 4{,}5)\) hat die Form \(y = \text{konstant}\). Da die y-Koordinate \(4{,}5\) ist, lautet die Gleichung \(y = 4{,}5\).
3. Bei der Form \(h(x) = \frac{1}{x-x_0} + y_0\) ist die Definitionslücke bei \(x = x_0\). Da die Asymptote bei \(x = -3\) liegt, folgt \(x_0 = -3\).
4. Der konstante Summand \(y_0\) entspricht der waagrechten Asymptote, also \(y_0 = 4{,}5\).
5. Der Term \(\frac{1}{x+3}\) kann niemals den Wert \(0\) annehmen, da ein Bruch nur dann null ist, wenn sein Zähler null ist. Da der Zähler \(1\) ist, kann \(h(x)\) niemals exakt den Wert \(4{,}5\) erreichen.
Antwort
a) Senkrechte Asymptote: \(x = -3\); waagrechte Asymptote: \(y = 4{,}5\)
b) \(x_0 = -3\) und \(y_0 = 4{,}5\)
c) Der Bruch \(\frac{1}{x+3}\) wird niemals null, daher kann das Ergebnis der Addition nie exakt \(4{,}5\) sein.