Analysis-Kurvendiskussion-Gebrochenrationale Funktion
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Beispiel Nr: 04
$\begin{array}{l} \text{Gesucht:}\\ \text{Definitions- und Wertebereich}
\\ \text{Grenzwerte}
\\ \text{Symmetrie}
\\ \text{Nullstellen - Schnittpunkt mit der x-Achse}
\\ \text{Ableitungen - Stammfunktion}
\\ \text{Extremwerte - Monotonie}
\\ \text{Wendepunkte - Krümmung}
\\ \text{Funktion:}f\left(x\right)=\displaystyle \frac{-1}{ x-2} \ <br/>
\bullet \text{Funktion/Faktorisieren} \\ f\left(x\right)=\displaystyle \frac{-1}{ x-2}
\\
\text{Nenner faktorisieren:} \\ x-2 = 0 \\ \\
x-2 =0 \qquad /+2 \\
x=2
\\ \underline{x_1=2; \quad1\text{-fache Nullstelle}} \\
\\ \text{Faktorisierter Term:}\\
f\left(x\right)=\displaystyle\frac{-1}{(x-2)} \\
\\
\bullet\text{Definitionsbereich:}\qquad \mathbb{D} = \mathbb{R}\setminus \left\{2\right\} \\
f\left(x\right)= \displaystyle \frac{-1}{ x-2}
\\ \\ \bullet \text{1. Ableitungen und 2.Ableitung} \\f'\left(x\right)=\frac{0\cdot( x-2)-(-1)\cdot 1}{( x-2)^2}\\
= \frac{0-(-1)}{( x-2)^2}\\
= \frac{ 1}{( x-2)^2}\\
= \frac{ 1}{( x-2)^2}\\ f''\left(x\right)=\frac{0\cdot( x^2-4x+4)- 1\cdot( 2x-4)}{( x^2-4x+4)^2}\\
= \frac{0-( 2x-4)}{( x^2-4x+4)^2}\\
= \frac{-2x+4}{( x^2-4x+4)^2}\\
= \frac{-2x+4}{( x^2-4x+4)^2}
\\ =\displaystyle\frac{-2(x-2)}{(x-2)^4}
\\ =\displaystyle\frac{-2}{(x-2)^3}
\\ =\displaystyle \frac{-2}{ x^3-6x^2+12x-8}
\\
\\ \bullet \text{Nullstellen / Schnittpunkt mit der x-Achse:} \\Zaehler =0 \\-1 = 0 \\ \text{keine Loesung} \\
\\
\\ \bullet \text{Vorzeichentabelle:} \\
\begin{array}{|c|c|c|c||}
\hline
& x < &2&< x\\
\hline
f(x)&+&0&-\\
\hline
\end{array}\\ \\
\underline{\quad x \in ]-\infty;2[\quad f(x)>0 \quad \text{oberhalb der x-Achse}}\\ \\
\underline{\quad x \in ]2;\infty[\quad f(x)<0 \quad \text{unterhalb der x-Achse}}
\\ \\
\bullet\text{Grenzwerte und Asymtoten: } \\ \\
\lim\limits_{x \rightarrow \pm\infty}{\displaystyle \frac{(-1)}{x( 1-\dfrac{2}{x}) }}=0 \\
\text{Horizontale Asymptote: } y=0
\\\lim\limits_{x \rightarrow 2^+}{\displaystyle\frac{-1}{(x-2)}}=-\infty\\
\lim\limits_{x \rightarrow 2^-}{\displaystyle\frac{-1}{(x-2)}}=\infty\\
\\
\text{Vertikale Asymptote (Polstelle): } x=2\\
\\
\\ \bullet \text{Extremwerte/Hochpunkte/Tiefpunkte:} \\f'(x)=\displaystyle \frac{ 1}{ x^2-4x+4} = 0 \\ \text{keine Loesung} \\ \\
\, \,
\\\bullet\text{Monotonie/ streng monoton steigend (sms)/streng monoton fallend (smf) } \\f'\left(x\right)=\displaystyle \frac{ 1}{ x^2-4x+4}\\
\,\text{Zaehler} =0 \\\text{keine Loesung} \\\,
\\\text{Nullstellen des Nenners aus f(x) übernehmen} \\\underline{x_2=2; \quad1\text{-fache Nullstelle}} \\\,
\\
\begin{array}{|c|c|c|c||}
\hline
& x < &2&< x\\
\hline
f'(x)&+&0&+\\
\hline
\end{array}\\ \\
\underline{\quad x \in ]-\infty;2[\quad \cup \quad]2;\infty[\quad f'(x)>0 \quad \text{streng monoton steigend }} \\
\\ \bullet\text{Kruemmung} \\f''\left(x\right)=\displaystyle \frac{-2}{ x^3-6x^2+12x-8}\\
\,Zaehler =0 \\\text{keine Loesung} \\\,
\\\text{Nullstelle des Nenners aus f(x) übernehmen} \\\underline{x_3=2; \quad1\text{-fache Nullstelle}} \\
\begin{array}{|c|c|c|c||}
\hline
& x < &2&< x\\
\hline
f''(x)&+&0&-\\
\hline
\end{array}\\ \\
\underline{\quad x \in ]-\infty;2[\quad f''(x)>0 \quad \text{linksgekrümmt}}\\ \\
\underline{\quad x \in ]2;\infty[\quad f''(x)<0 \quad \text{rechtsgekrümmt}} \\
Funktionsgraph und Wertetabelle \\
\end{array}$