Analysis-Kurvendiskussion-Gebrochenrationale Funktion
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Beispiel Nr: 30
$\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{-3x+1}{ x+2} \ <br/>
\bullet \text{Funktion/Faktorisieren} \\ f\left(x\right)=\displaystyle \frac{-3x+1}{ x+2}
\\
\text{Zaehler faktorisieren: } \\-3x+1 = 0 \\ \\
-3 x+1 =0 \qquad /-1 \\
-3 x= -1 \qquad /:\left(-3\right) \\
x=\displaystyle\frac{-1}{-3}\\
x=\frac{1}{3}
\\ \underline{x_1=\frac{1}{3}; \quad1\text{-fache Nullstelle}} \\
\\\text{Nenner faktorisieren:} \\ x+2 = 0 \\ \\
x+2 =0 \qquad /-2 \\
x=-2
\\ \underline{x_2=-2; \quad1\text{-fache Nullstelle}} \\
\\ \text{Faktorisierter Term:}\\
f\left(x\right)=\displaystyle\frac{-3(x-\frac{1}{3})}{(x+2)} \\
\\
\bullet\text{Definitionsbereich:}\qquad \mathbb{D} = \mathbb{R}\setminus \left\{-2\right\} \\
f\left(x\right)= \displaystyle \frac{-3x+1}{ x+2}
\\ Polynomdivision:\\\small \begin{matrix} (-3x&+1&):( x +2 )=-3 \\
\,-(-3x&-6) \\ \hline
& 7&\\
\end{matrix} \\ \normalsize \\ \\ f(x)=-3+\frac{ 7}{ x+2} \\
\\ \bullet \text{1. Ableitungen und 2.Ableitung} \\f'\left(x\right)=\frac{(-3)\cdot( x+2)-(-3x+1)\cdot 1}{( x+2)^2}\\
= \frac{(-3x-6)-(-3x+1)}{( x+2)^2}\\
= \frac{-7}{( x+2)^2}\\
= \frac{-7}{( x+2)^2}\\ f''\left(x\right)=\frac{0\cdot( x^2+4x+4)-(-7)\cdot( 2x+4)}{( x^2+4x+4)^2}\\
= \frac{0-(-14x-28)}{( x^2+4x+4)^2}\\
= \frac{ 14x+28}{( x^2+4x+4)^2}\\
= \frac{ 14x+28}{( x^2+4x+4)^2}
\\ =\displaystyle\frac{14(x+2)}{(x+2)^4}
\\ =\displaystyle\frac{14}{(x+2)^3}
\\ =\displaystyle \frac{ 14}{ x^3+6x^2+12x+8}
\\
\\ \bullet \text{Nullstellen / Schnittpunkt mit der x-Achse:} \\Zaehler =0 \\-3x+1 = 0 \\ \underline{x_3=\frac{1}{3}; \quad1\text{-fache Nullstelle}} \\
\\
\\ \bullet \text{Vorzeichentabelle:} \\
\begin{array}{|c|c|c|c|c|c|c||}
\hline
& x < &-2&< x <&\frac{1}{3}&< x\\
\hline
f(x)&-&0&+&0&-\\
\hline
\end{array}\\ \\
\underline{\quad x \in ]-2;\frac{1}{3}[\quad f(x)>0 \quad \text{oberhalb der x-Achse}}\\ \\
\underline{\quad x \in ]-\infty;-2[\quad \cup \quad]\frac{1}{3};\infty[\quad f(x)<0 \quad \text{unterhalb der x-Achse}}
\\ \\
\bullet\text{Grenzwerte und Asymtoten: } \\ \\
\lim\limits_{x \rightarrow \pm\infty}{\displaystyle \frac{x(-3+x) }{x( 1+\dfrac{2}{x}) }}=\frac{-3}{1}=-3 \\
\text{Horizontale Asymptote: } y=-3
\\\lim\limits_{x \rightarrow -2^+}{\displaystyle\frac{-3(x-\frac{1}{3})}{(x+2)}}=\infty\\
\lim\limits_{x \rightarrow -2^-}{\displaystyle\frac{-3(x-\frac{1}{3})}{(x+2)}}=-\infty\\
\\
\text{Vertikale Asymptote (Polstelle): } x=-2\\
\\
\\ \bullet \text{Extremwerte/Hochpunkte/Tiefpunkte:} \\f'(x)=\displaystyle \frac{-7}{ 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{-7}{ x^2+4x+4}\\
\,\text{Zaehler} =0 \\\text{keine Loesung} \\\,
\\\text{Nullstellen des Nenners aus f(x) übernehmen} \\\underline{x_4=-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 fallend }} \\
\\ \bullet\text{Kruemmung} \\f''\left(x\right)=\displaystyle \frac{ 14}{ x^3+6x^2+12x+8}\\
\,Zaehler =0 \\\text{keine Loesung} \\\,
\\\text{Nullstelle des Nenners aus f(x) übernehmen} \\\underline{x_5=-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 ]-2;\infty[\quad f''(x)>0 \quad \text{linksgekrümmt}}\\ \\
\underline{\quad x \in ]-\infty;-2[\quad f''(x)<0 \quad \text{rechtsgekrümmt}} \\
Funktionsgraph und Wertetabelle \\
\end{array}$