Rationale Funktionen Polstellen: Unterschied zwischen den Versionen

Version vom 4. April 2013, 10:24 Uhr

Die Funktion $f: x \rightarrow \frac{1}{x}$ ist für $x = 0$ nicht definiert. Wie verhält sie sich in der Umgebung von $0$ ? Je kleiner $x$ betragsmäßig wird, desto größer wird der Betrag von $\frac{1}{x}$ . Zeigt eine Funktion für einen x-Wert ein solches Verhalten, dann ist der x-Wert eine Definitionslücke und man bezeichnet diese Stelle als Polstelle.

Merke

Ist an einer Definitionslücke $x_0$ einer gebrochen-rationalen Funktion $f$

$\lim_{x \to x_0}\left| f(x) \right|=\infty$ ,

dann ist die Definitionslücke $x_0$ eine Polstelle von f.

Beispiele:

1. Die Funktion $f: x \rightarrow \frac{1}{x}$ hat für $x = 0$ einen Pol 1. Ordnung ( $0$ ist einfache Nullstelle des Nenners).

Nähert man sich von links an, also $x \rightarrow 0$ mit $x<0$ , dann streben die Funktionswerte nach $-\infty$ ; nähert man sich von rechts an, also $x \rightarrow 0$ mit $x>0$ , dann streben die Funktionswerte nach $\infty$ . $f$ hat an $x = 0$ eine Polstelle mit Vorzeichenwechsel. Die Gerade $x = 0$ ist senkrechte Asymptote des Graphen von $f$ .

2. Die Funktion $g: x \rightarrow \frac{1}{x^2}$ hat für $x = 0$ einen Pol 2. Ordnung ( $0$ ist zweifache Nullstelle des Nenners).

Nähert man sich von links oder von rechts an, also $x \rightarrow 0$ mit $x<0$ oder $x>0$ , dann streben die Funktionswerte in beiden Fällen nach $\infty$ . $g$ hat an $x = 0$ eine Polstelle ohne Vorzeichenwechsel. Die Gerade $x = 0$ ist senkrechte Asymptote des Graphen von $f$ .

Merke

Man kann allgemein für eine gebrochen-rationale Funktion $f$ mit $f(x)=\frac{1}{(x-x_0)^n}$ formulieren:

Ist n gerade, dann hat die Funktion $f:x\rightarrow \frac{1}{(x-x_0)^n}$ mit $D = R \backslash \{x_0\}$ an der Stelle $x = x_0$ einen Pol ohne Vorzeichenwechsel.

Ist n ungerade, dann hat die Funktion $f:x\rightarrow \frac{1}{(x-x_0)^n}$ mit $D = R\backslash \{x_0\}$ an der Stelle $x = x_0$ einen Pol mit Vorzeichenwechsel.

Die Ordnung der Polstelle $x_0$ ist gibt an wie oft $x_0$ Nullstelle des Nenners (des gekürzten Bruches) ist.

Aufgabe

Ermittle bei den gegebenen Funktionen jeweils die Polstelle(n) der Funktion und beschreibe das Vorzeichenverhalten der Funktion bei Annäherung an die Polstelle(n).

a) $f$ mit $f(x) = \frac{1}{x-2}$

b) $g$ mit $g(x) = \frac{1}{2-x}$

c) $h$ mit $h(x) = \frac{1}{(x-2)^2}$

d) $k$ mit $k(x) = \frac{1}{(x-3)^7}$

e) $l$ mit $l(x) = \frac{1}{(x-3)(x+2)}$

[Lösung anzeigen][Lösung ausblenden]

a) x = 2; Pol 1. Ordnung; Pol mit Vorzeichenwechsel; Annäherung von links (x<2): $f(x) \rightarrow -\infty$ ; Annäherung von rechts (x>2): $f(x) \rightarrow \infty$

b) x = 2; Pol 1. Ordnung; Pol mit Vorzeichenwechsel; Annäherung von links (x<2): $g(x) \rightarrow \infty$ ; Annäherung von rechts (x>2): $g(x) \rightarrow -\infty$

c) x = 2; Pol 2. Ordnung; Pol ohne Vorzeichenwechsel; Annäherung von links (x<2): $h(x) \rightarrow \infty$ ; Annäherung von rechts (x>2): $h(x) \rightarrow \infty$

d) x = 3; Pol 7. Ordnung; Pol mit Vorzeichenwechsel; Annäherung von links (x<3): $k(x) \rightarrow -\infty$ ; Annäherung von rechts (x>3): $k(x) \rightarrow \infty$

e) x = -2; Pol 1. Ordnung; Pol mit Vorzeichenwechsel; Annäherung von links (x<-2): $l(x) \rightarrow \infty$ ; Annäherung von rechts (x>-2): $f(x) \rightarrow -\infty$

x = 3; Pol 1. Ordnung; Pol mit Vorzeichenwechsel; Annäherung von links (x<3): $l(x) \rightarrow -\infty$ ; Annäherung von rechts (x>3): $f(x) \rightarrow \infty$

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 Ist n ungerade, dann hat die Funktion <math>f:x\rightarrow \frac{1}{(x-x_0)^n}</math> mit <math>D = R\backslash   \{x_0\}</math> an der Stelle <math>x = x_0</math> einen '''Pol mit Vorzeichenwechsel'''.
+Die Ordnung der Polstelle <math>x_0</math> ist gibt an wie oft <math>x_0</math> Nullstelle des Nenners (des gekürzten Bruches) ist.
 }}
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 c) x = 2; Pol 2. Ordnung; Pol ohne Vorzeichenwechsel; Annäherung von links (x<2): <math>h(x) \rightarrow \infty</math>; Annäherung von rechts (x>2): <math> h(x) \rightarrow \infty</math>
-d) x = 3; Pol 7. Ordnung; Pol mit Vorzeichenwechsel; Annäherung von links (x<3): <math>k(x) \rightarrow -\infty</math>; Annäherung von rechts (x>3): <math> k(x) \rightarrow -\infty</math>
+d) x = 3; Pol 7. Ordnung; Pol mit Vorzeichenwechsel; Annäherung von links (x<3): <math>k(x) \rightarrow -\infty</math>; Annäherung von rechts (x>3): <math> k(x) \rightarrow \infty</math>
 e) x = -2; Pol 1. Ordnung; Pol mit Vorzeichenwechsel; Annäherung von links (x<-2): <math>l(x) \rightarrow \infty</math>; Annäherung von rechts (x>-2): <math> f(x) \rightarrow -\infty</math><br>

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