Analysis-Kurvendiskussion-Gebrochenrationale Funktion
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Beispiel Nr: 05
$\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{-\frac{1}{3}}{-\frac{2}{3}x-\frac{1}{2}} \ <br/>
\bullet \text{Funktion/Faktorisieren} \\ f\left(x\right)=\displaystyle \frac{-\frac{1}{3}}{-\frac{2}{3}x-\frac{1}{2}}
\\
\text{Nenner faktorisieren:} \\-\frac{2}{3}x-\frac{1}{2} = 0 \\ \\
-\frac{2}{3} x-\frac{1}{2} =0 \qquad /+\frac{1}{2} \\
-\frac{2}{3} x= \frac{1}{2} \qquad /:\left(-\frac{2}{3}\right) \\
x=\displaystyle\frac{\frac{1}{2}}{-\frac{2}{3}}\\
x=-\frac{3}{4}
\\ \underline{x_1=-\frac{3}{4}; \quad1\text{-fache Nullstelle}} \\
\\ \text{Faktorisierter Term:}\\
f\left(x\right)=\displaystyle\frac{-\frac{1}{3}}{-\frac{2}{3}(x+\frac{3}{4})} \\
\\
\bullet\text{Definitionsbereich:}\qquad \mathbb{D} = \mathbb{R}\setminus \left\{-\frac{3}{4}\right\} \\
f\left(x\right)= \displaystyle \frac{-\frac{1}{3}}{-\frac{2}{3}x-\frac{1}{2}}
\\ \\ \bullet \text{1. Ableitungen und 2.Ableitung} \\f'\left(x\right)=\frac{0\cdot(-\frac{2}{3}x-\frac{1}{2})-(-\frac{1}{3})\cdot(-\frac{2}{3})}{(-\frac{2}{3}x-\frac{1}{2})^2}\\
= \frac{0- \frac{2}{9}}{(-\frac{2}{3}x-\frac{1}{2})^2}\\
= \frac{-\frac{2}{9}}{(-\frac{2}{3}x-\frac{1}{2})^2}\\
= \frac{-\frac{2}{9}}{(-\frac{2}{3}x-\frac{1}{2})^2}\\ f''\left(x\right)=\frac{0\cdot( \frac{4}{9}x^2+\frac{2}{3}x+\frac{1}{4})-(-\frac{2}{9})\cdot( \frac{8}{9}x+\frac{2}{3})}{( \frac{4}{9}x^2+\frac{2}{3}x+\frac{1}{4})^2}\\
= \frac{0-(-\frac{16}{81}x-\frac{4}{27})}{( \frac{4}{9}x^2+\frac{2}{3}x+\frac{1}{4})^2}\\
= \frac{ \frac{16}{81}x+\frac{4}{27}}{( \frac{4}{9}x^2+\frac{2}{3}x+\frac{1}{4})^2}\\
= \frac{ \frac{16}{81}x+\frac{4}{27}}{( \frac{4}{9}x^2+\frac{2}{3}x+\frac{1}{4})^2}
\\
\\ \bullet \text{Nullstellen / Schnittpunkt mit der x-Achse:} \\Zaehler =0 \\-\frac{1}{3} = 0 \\ \text{keine Loesung} \\
\\
\\ \bullet \text{Vorzeichentabelle:} \\
\begin{array}{|c|c|c|c||}
\hline
& x < &-\frac{3}{4}&< x\\
\hline
f(x)&-&0&+\\
\hline
\end{array}\\ \\
\underline{\quad x \in ]-\frac{3}{4};\infty[\quad f(x)>0 \quad \text{oberhalb der x-Achse}}\\ \\
\underline{\quad x \in ]-\infty;-\frac{3}{4}[\quad f(x)<0 \quad \text{unterhalb der x-Achse}}
\\ \\
\bullet\text{Grenzwerte und Asymtoten: } \\ \\
\lim\limits_{x \rightarrow \pm\infty}{\displaystyle \frac{(-\frac{1}{3})}{x(-\frac{2}{3}-\dfrac{\frac{1}{2}}{x}) }}=0 \\
\text{Horizontale Asymptote: } y=0
\\\lim\limits_{x \rightarrow -\frac{3}{4}^+}{\displaystyle\frac{-\frac{1}{3}}{-\frac{2}{3}(x+\frac{3}{4})}}=\infty\\
\lim\limits_{x \rightarrow -\frac{3}{4}^-}{\displaystyle\frac{-\frac{1}{3}}{-\frac{2}{3}(x+\frac{3}{4})}}=-\infty\\
\\
\text{Vertikale Asymptote (Polstelle): } x=-\frac{3}{4}\\
\\
\\ \bullet \text{Extremwerte/Hochpunkte/Tiefpunkte:} \\f'(x)=\displaystyle \frac{-\frac{2}{9}}{ \frac{4}{9}x^2+\frac{2}{3}x+\frac{1}{4}} = 0 \\ \text{keine Loesung} \\ \\
\, \,
\\\bullet\text{Monotonie/ streng monoton steigend (sms)/streng monoton fallend (smf) } \\f'\left(x\right)=\displaystyle \frac{-\frac{2}{9}}{ \frac{4}{9}x^2+\frac{2}{3}x+\frac{1}{4}}\\
\,\text{Zaehler} =0 \\\text{keine Loesung} \\\,
\\\text{Nullstellen des Nenners aus f(x) übernehmen} \\\underline{x_2=-\frac{3}{4}; \quad1\text{-fache Nullstelle}} \\\,
\\
\begin{array}{|c|c|c|c||}
\hline
& x < &-\frac{3}{4}&< x\\
\hline
f'(x)&-&0&-\\
\hline
\end{array}\\ \\
\underline{\quad x \in ]-\infty;-\frac{3}{4}[\quad \cup \quad]-\frac{3}{4};\infty[\quad f'(x)<0 \quad \text{streng monoton fallend }} \\
\\ \bullet\text{Kruemmung} \\f''\left(x\right)=\displaystyle \frac{ \frac{16}{81}x+\frac{4}{27}}{ \frac{16}{81}x^4+\frac{16}{27}x^3+\frac{2}{3}x^2+\frac{1}{3}x+\frac{1}{16}}\\
\,Zaehler =0 \\\\
\frac{16}{81} x+\frac{4}{27} =0 \qquad /-\frac{4}{27} \\
\frac{16}{81} x= -\frac{4}{27} \qquad /:\frac{16}{81} \\
x=\displaystyle\frac{-\frac{4}{27}}{\frac{16}{81}}\\
x=-\frac{3}{4}
\\ \underline{x_3=-\frac{3}{4}; \quad1\text{-fache Nullstelle}} \\\,
\\\text{Nullstelle des Nenners aus f(x) übernehmen} \\\underline{x_4=-\frac{3}{4}; \quad1\text{-fache Nullstelle}} \\
\begin{array}{|c|c|c|c|c|c|c||}
\hline
& x < &-\frac{3}{4}&< x <&-\frac{3}{4}&< x\\
\hline
f''(x)&-&0&-&0&+\\
\hline
\end{array}\\ \\
\underline{\quad x \in ]-\frac{3}{4};\infty[\quad f''(x)>0 \quad \text{linksgekrümmt}}\\ \\
\underline{\quad x \in ]-\infty;-\frac{3}{4}[\quad \cup \quad]-\frac{3}{4};-\frac{3}{4}[\quad f''(x)<0 \quad \text{rechtsgekrümmt}} \\
Funktionsgraph und Wertetabelle \\
\end{array}$