Analysis-Kurvendiskussion-Gebrochenrationale Funktion
     
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                Beispiel Nr: 57
            
        
           $\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^2-6x+9}{-1x+2} \   <br/>
  \bullet \text{Funktion/Faktorisieren} \\   f\left(x\right)=\displaystyle \frac{ x^2-6x+9}{-1x+2}
 \\  
\text{Zaehler faktorisieren: } \\ x^2-6x+9 = 0 \\ \\
      \\
      1x^{2}-6x+9 =0
      \\
      x_{1/2}=\displaystyle\frac{+6 \pm\sqrt{\left(-6\right)^{2}-4\cdot 1 \cdot 9}}{2\cdot1}
      \\
      x_{1/2}=\displaystyle \frac{+6 \pm\sqrt{0}}{2}
      \\
      x_{1/2}=\displaystyle \frac{6 \pm0}{2}
      \\
      x_{1}=\displaystyle \frac{6 +0}{2}  \qquad  x_{2}=\displaystyle  \frac{6 -0}{2}
      \\
      x_{1}=3 \qquad x_{2}=3
    \\ \underline{x_1=3; \quad2\text{-fache Nullstelle}} \\  
 \\\text{Nenner faktorisieren:} \\-1x+2 = 0 \\ \\
      -1 x+2 =0 \qquad  /-2 \\
      -1 x= -2 \qquad /:\left(-1\right) \\
      x=\displaystyle\frac{-2}{-1}\\
      x=2
    \\ \underline{x_2=2; \quad1\text{-fache Nullstelle}} \\
 \\ \text{Faktorisierter Term:}\\ 
   f\left(x\right)=\displaystyle\frac{(x-3)^2}{-1(x-2)} \\ 
 \\ 
  \bullet\text{Definitionsbereich:}\qquad \mathbb{D} = \mathbb{R}\setminus \left\{2\right\} \\ 
 f\left(x\right)= \displaystyle \frac{-1x^2+6x-9}{ x-2} 
 \\ Polynomdivision:\\\small \begin{matrix} (-1x^2&+6x&-9&):( x -2 )=-1x +4 \\ 
 \,-(-1x^2&+2x) \\ \hline 
 & 4x&-9&\\ 
 &-( 4x&-8) \\ \hline 
 &&-1&\\ 
 \end{matrix} \\ \normalsize \\ \\ f(x)=-1x+4+\frac{-1}{ x-2} \\ 
\\ \bullet \text{1. Ableitungen und 2.Ableitung} \\f'\left(x\right)=\frac{(-2x+6)\cdot( x-2)-(-1x^2+6x-9)\cdot 1}{( x-2)^2}\\ 
= \frac{(-2x^2+10x-12)-(-1x^2+6x-9)}{( x-2)^2}\\ 
= \frac{-1x^2+4x-3}{( x-2)^2}\\ 
= \frac{-1x^2+4x-3}{( x-2)^2}\\ f''\left(x\right)=\frac{(-2x+4)\cdot( x^2-4x+4)-(-1x^2+4x-3)\cdot( 2x-4)}{( x^2-4x+4)^2}\\ 
= \frac{(-2x^3+12x^2-24x+16)-(-2x^3+12x^2-22x+12)}{( 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 \\-1x^2+6x-9 = 0 \\ \underline{x_3=3; \quad2\text{-fache Nullstelle}} \\
 \\  
 \\  \bullet \text{Vorzeichentabelle:} \\
 \begin{array}{|c|c|c|c|c|c|c||} 
\hline 
& x < &2&< x <&3&< x\\ 
\hline 
 f(x)&+&0&-&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;3[\quad \cup \quad]3;\infty[\quad f(x)<0 \quad \text{unterhalb der x-Achse}}  
 \\ \\ 
\bullet\text{Grenzwerte und Asymtoten: } \\ \\ 
\lim\limits_{x \rightarrow \infty}{\displaystyle \frac{x^2( 1-\dfrac{6}{x}+\dfrac{9}{x^2}) }{x(-1+\dfrac{2}{x}) }}=-\infty   \\\lim\limits_{x \rightarrow -\infty}{\displaystyle \frac{x^2( 1-\dfrac{6}{x}+\dfrac{9}{x^2}) }{x(-1+\dfrac{2}{x}) }}=\infty   \\ \\ 
 \text{Schiefe Asymptote:} y=-1x+4
\\\lim\limits_{x \rightarrow 2^+}{\displaystyle\frac{-1(x-3)^2}{(x-2)}}=-\infty\\
\lim\limits_{x \rightarrow 2^-}{\displaystyle\frac{-1(x-3)^2}{(x-2)}}=\infty\\
 \\ 
\text{Vertikale Asymptote (Polstelle): } x=2\\
 \\ 
 \\   \bullet \text{Extremwerte/Hochpunkte/Tiefpunkte:} \\f'(x)=\displaystyle \frac{-1x^2+4x-3}{ x^2-4x+4} = 0 \\ \\
      \\
      -1x^{2}+4x-3 =0
      \\
      x_{1/2}=\displaystyle\frac{-4 \pm\sqrt{4^{2}-4\cdot \left(-1\right) \cdot \left(-3\right)}}{2\cdot\left(-1\right)}
      \\
      x_{1/2}=\displaystyle \frac{-4 \pm\sqrt{4}}{-2}
      \\
      x_{1/2}=\displaystyle \frac{-4 \pm2}{-2}
      \\
      x_{1}=\displaystyle \frac{-4 +2}{-2}  \qquad  x_{2}=\displaystyle  \frac{-4 -2}{-2}
      \\
      x_{1}=1 \qquad x_{2}=3
    \\ \underline{x_4=1; \quad1\text{-fache Nullstelle}} \\\underline{x_5=3; \quad1\text{-fache Nullstelle}} \\f''(1)=2>0 \Rightarrow \underline{\text{Tiefpunkt:} (1/4)}
 \\ f''(3)=-2 \\ 
f''(3)<0 \Rightarrow \underline{\text{Hochpunkt:} (3/0)}
 \\    \\ 
 \, \, 
 \\\bullet\text{Monotonie/ streng monoton steigend (sms)/streng monoton fallend (smf) } \\f'\left(x\right)=\displaystyle \frac{-1x^2+4x-3}{ x^2-4x+4}\\
 \,\text{Zaehler} =0 \\\underline{x_6=1; \quad1\text{-fache Nullstelle}} \\\underline{x_7=3; \quad1\text{-fache Nullstelle}} \\\, 
 \\\text{Nullstellen des Nenners aus f(x) übernehmen}  \\\underline{x_8=2; \quad1\text{-fache Nullstelle}} \\\,  
 \\
 \begin{array}{|c|c|c|c|c|c|c|c|c|c||} 
\hline 
& x < &1&< x <&2&< x <&3&< x\\ 
\hline 
 f'(x)&-&0&+&0&+&0&-\\  
 \hline 
 \end{array}\\ \\ 
\underline{\quad x \in ]1;2[\quad \cup \quad]2;3[\quad f'(x)>0 \quad \text{streng monoton steigend }}\\ \\ 
\underline{\quad x \in ]-\infty;1[\quad \cup \quad]3;\infty[\quad f'(x)<0 \quad \text{streng monoton fallend }} \\ 
 \\ \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_9=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}$