Analysis-Kurvendiskussion-Gebrochenrationale Funktion
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
Beispiel Nr: 33
$\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{ x^2+2x+1}{ 2x^2+2x} \ <br/>
\bullet \text{Funktion/Faktorisieren} \\ f\left(x\right)=\displaystyle \frac{ x^2+2x+1}{ 2x^2+2x}
\\
\text{Zaehler faktorisieren: } \\ x^2+2x+1 = 0 \\ \\
\\
1x^{2}+2x+1 =0
\\
x_{1/2}=\displaystyle\frac{-2 \pm\sqrt{2^{2}-4\cdot 1 \cdot 1}}{2\cdot1}
\\
x_{1/2}=\displaystyle \frac{-2 \pm\sqrt{0}}{2}
\\
x_{1/2}=\displaystyle \frac{-2 \pm0}{2}
\\
x_{1}=\displaystyle \frac{-2 +0}{2} \qquad x_{2}=\displaystyle \frac{-2 -0}{2}
\\
x_{1}=-1 \qquad x_{2}=-1
\\ \underline{x_1=-1; \quad2\text{-fache Nullstelle}} \\
\\\text{Nenner faktorisieren:} \\ 2x^2+2x = 0 \\ x( 2x+2)=0 \Rightarrow x=0 \quad \vee \quad 2x+2=0\\
2 x+2 =0 \qquad /-2 \\
2 x= -2 \qquad /:2 \\
x=\displaystyle\frac{-2}{2}\\
x=-1
\\ \underline{x_2=-1; \quad1\text{-fache Nullstelle}} \\\underline{x_3=0; \quad1\text{-fache Nullstelle}} \\
\\ \text{Faktorisierter Term:}\\
f\left(x\right)=\displaystyle\frac{(x+1)^2}{2(x+1)x} \\
\\
\bullet\text{Definitionsbereich:}\qquad \mathbb{D} = \mathbb{R}\setminus \left\{-1;0\right\} \\
\bullet \text{Term gekürzen}\\ f\left(x\right)= \displaystyle\frac{\frac{1}{2}(x+1)}{x}\\
f\left(x\right)= \displaystyle \frac{ \frac{1}{2}x+\frac{1}{2}}{ x}
\\ Polynomdivision:\\\small \begin{matrix} ( \frac{1}{2}x&+\frac{1}{2}&):( x )= \frac{1}{2} \\
\,-( \frac{1}{2}x) \\ \hline
& \frac{1}{2}&\\
\end{matrix} \\ \normalsize \\ \\ f(x)= \frac{1}{2}+\frac{ \frac{1}{2}}{ x} \\
\\ \bullet \text{1. Ableitungen und 2.Ableitung} \\f'\left(x\right)=\frac{ \frac{1}{2}\cdot x-( \frac{1}{2}x+\frac{1}{2})\cdot 1}{( x)^2}\\
= \frac{ \frac{1}{2}x-( \frac{1}{2}x+\frac{1}{2})}{( x)^2}\\
= \frac{-\frac{1}{2}}{( x)^2}\\
= \frac{-\frac{1}{2}}{( x)^2}\\ f''\left(x\right)=\frac{0\cdot x^2-(-\frac{1}{2})\cdot 2x}{( x^2)^2}\\
= \frac{0-(-1x)}{( x^2)^2}\\
= \frac{ x}{( x^2)^2}\\
= \frac{ x}{( x^2)^2}
\\ =\displaystyle\frac{x}{x^4}
\\ =\displaystyle\frac{1}{x^3}
\\ =\displaystyle \frac{ 1}{ x^3}
\\
\\ \bullet \text{Nullstellen / Schnittpunkt mit der x-Achse:} \\Zaehler =0 \\ \frac{1}{2}x+\frac{1}{2} = 0 \\ \underline{x_4=-1; \quad1\text{-fache Nullstelle}} \\
\\
\\ \bullet \text{Vorzeichentabelle:} \\
\begin{array}{|c|c|c|c|c|c|c||}
\hline
& x < &-1&< x <&0&< x\\
\hline
f(x)&+&0&-&0&+\\
\hline
\end{array}\\ \\
\underline{\quad x \in ]-\infty;-1[\quad \cup \quad]0;\infty[\quad f(x)>0 \quad \text{oberhalb der x-Achse}}\\ \\
\underline{\quad x \in ]-1;0[\quad f(x)<0 \quad \text{unterhalb der x-Achse}}
\\ \\
\bullet\text{Grenzwerte und Asymtoten: } \\ \\
\lim\limits_{x \rightarrow \pm\infty}{\displaystyle \frac{x^2( 1+\dfrac{2}{x}+\dfrac{1}{x^2}) }{x^2( 2+\dfrac{2}{x}) }}=\frac{0,5}{1}=\frac{1}{2} \\
\text{Horizontale Asymptote: } y=\frac{1}{2}
\\\lim\limits_{x \rightarrow 0^+}{\displaystyle\frac{\frac{1}{2}(x+1)}{x}}=\infty\\
\lim\limits_{x \rightarrow 0^-}{\displaystyle\frac{\frac{1}{2}(x+1)}{x}}=-\infty\\
\\
\text{Vertikale Asymptote (Polstelle): } x=0\\
\\
\\ \bullet \text{Extremwerte/Hochpunkte/Tiefpunkte:} \\f'(x)=\displaystyle \frac{-\frac{1}{2}}{ x^2} = 0 \\ \text{keine Loesung} \\ \\
\, \,
\\\bullet\text{Monotonie/ streng monoton steigend (sms)/streng monoton fallend (smf) } \\f'\left(x\right)=\displaystyle \frac{-\frac{1}{2}}{ x^2}\\
\,\text{Zaehler} =0 \\\text{keine Loesung} \\\,
\\\text{Nullstellen des Nenners aus f(x) übernehmen} \\\underline{x_5=0; \quad1\text{-fache Nullstelle}} \\\,
\\
\begin{array}{|c|c|c|c||}
\hline
& x < &0&< x\\
\hline
f'(x)&-&0&-\\
\hline
\end{array}\\ \\
\underline{\quad x \in ]-\infty;0[\quad \cup \quad]0;\infty[\quad f'(x)<0 \quad \text{streng monoton fallend }} \\
\\ \bullet\text{Kruemmung} \\f''\left(x\right)=\displaystyle \frac{ 1}{ x^3}\\
\,Zaehler =0 \\\text{keine Loesung} \\\,
\\\text{Nullstelle des Nenners aus f(x) übernehmen} \\\underline{x_6=0; \quad1\text{-fache Nullstelle}} \\
\begin{array}{|c|c|c|c||}
\hline
& x < &0&< x\\
\hline
f''(x)&-&0&+\\
\hline
\end{array}\\ \\
\underline{\quad x \in ]0;\infty[\quad f''(x)>0 \quad \text{linksgekrümmt}}\\ \\
\underline{\quad x \in ]-\infty;0[\quad f''(x)<0 \quad \text{rechtsgekrümmt}} \\
Funktionsgraph und Wertetabelle \\
\end{array}$