Eine rationale Funktion ist durch einen Quotienten von Polynomen gegeben:

mit und Polynomen, die keinen gemeinsamen Faktor haben.

Es ist praktisch festzustellen, dass jede Polynomfunktion eine rationale Funktion ist, man denke nur an ; eine rationale Funktion ist jedoch nicht immer polynomial.

Beispiel: die umgekehrten Proportionalitätsfunktionen der Gleichung:

Beispiel für rationale Funktionen - grafische Darstellung

Die Graphen sind Hyperbeln. Die Graphen der folgenden Funktionen sind ebenfalls Hyperbeln:

mit

Beispiel für rationale Funktionen - grafische Darstellung

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Los geht's

Definitionsbereich rationaler Funktionen

Im Gegensatz zu Polynomfunktionen, deren Definitionsbereich alle reellen Zahlen sind, sind rationale Funktionen auf allen -Werten definiert, bei denen der Nenner ist. Das heißt:

Beispiel: Für die rationale Funktion

,

haben wir , weshalb der Definitionsbereich

ist.

In Intervallen ausgedrückt:

Asymptoten

Die Werte , für die der Nenner der rationalen Funktion 0 ist, ergeben die vertikalen Asymptoten. Die vertikalen Asymptoten sind also die Geraden , für die gilt, dass

Zur Berechnung der schiefen Asymptoten nutzen wir

Beispiel: Gegeben ist die rationale Funktion

Wir berechnen die vertikalen Asymptoten, für die wir die Werte suchen, durch die der Nenner 0 wird.

Wir berechnen die schiefen Asymptoten, für die wir Folgendes suchen

Es handelt sich also um eine horizontale Asymptote, die wie folgt ist

Schnittpunkte mit den Koordinatenachsen

Um die Schnittpunkte mit der x-Achse zu ermitteln, müssen wir die Funktion gleich 0 setzen und die Werte von berechnen. Also

Um den Schnittpunkt mit der y-Achse zu berechnen, werten wir die Funktion für aus. Also

Beispiel: Gegeben ist die rationale Funktion

Sie hat keine Schnittpunkte mit den Koordinatenachsen, da diese Asymptoten der Funktion sind

Grenzwerte – Unendlichkeitsbereich

Um das Verhalten im Unendlichen zu bestimmen, genügt es, die folgenden Grenzwerte zu berechnen

Beispiel: Die Funktion

gegen Unendlich ist

so dass die Funktion im Unendlichen gegen 0 konvergiert, d. h. die Höhe des Graphen geht gegen 0, was aus dem Graphen der Funktion ersichtlich ist

Beispiel für rationale Funktionen - grafische Darstellung

Stetigkeit

Wenn der Nenner für einen beliebigen Wert nicht 0 wird, ist die Funktion in all ihren Punkten stetig.

Die Werte für die 0 wird, sind die Punkte, in denen die rationale Funktion nicht stetig ist. Das heißt, die rationale Funktion ist an den vertikalen Asymptoten nicht stetig..

Beispiel: Die rationale Funktion

ist nicht stetig in

Kritische Punkte

Diese Punkte erhält man durch Ableitung der rationalen Funktion und Gleichsetzung mit 0. Die Werte, bei denen sich die Ableitung aufhebt, werden als kritische Punkte bezeichnet. An diesen Punkten kann die Funktion ihr relatives Maximum oder Minimum erreichen.

Nicht alle rationalen Funktionen haben Maxima und Minima in ihrem Definitionsbereich.

Beispiel: Die Funktion

hat keine Maxima oder Minima in ihrem Definitionsbereich

Hierfür berechnen wir die Ableitung

Sie wird nicht 0 im Definitionsbereich der Funktion, weshalb die Funktion keine Maxima und keine Minima in ihrem Definitionsbereich hat.

Aufgaben zu rationalen Funktionen

Ermittlung des Graphen, des Definitionsbereichs, der Asymptoten, der Schnittpunkte mit den Koordinatenachsen, des Verhaltens im Unendlichen, der Stetigkeit und der kritischen Punkte von rationalen Funktionen

1

Lösung

1 Der Graph der Funktion ist

rationale Funktion 3

2 Definitionsbereich der Funktion

Wir haben . Der Definitionsbereich lautet also

,

que expresado en intervalos es

3 Asymptoten

Wir berechnen die vertikalen Asymptoten, für die wir die Werte suchen, durch die der Zähler 0 wird. Die vertikale Asymptote ist also

Wir berechnen die schiefen Asymptoten, für die wir Folgendes suchen

Es handelt sich also um eine horizontale Asymptote:

4 Schnittpunkte mit den Koordinatenachsen

es gibt keine Schnittpunkte mit den Koordinatenachsen, da diese Asymptoten der Funktion sind

5 Verhalten im Bereich der Unendlichkeit

Wir berechnen

Die Funktion konvergiert also im Unendlichkeitsbereich gegen 0; die Höhe des Graphen geht gegen 0, was aus dem Graphen der Funktion ersichtlich ist

6 Stetigkeit

Die Funktion hat eine vertikale Asymptote in

somit ist die Funktion nicht stetig in

7 Kritische Punkte

Die Funktion hat keine Maxima und Minima in ihrem Definitionsbereich

Hierfür benötigen wir die Ableitung

Diese wird im Definitionsbereich der Funktion nicht 0. Die Funktion hat somit keine Minima und keine Maxima in ihrem Definitionsbereich.

2

Lösung

1 Der Graph der Funktion ist

rationale Funktion 4

2 Definitionsbereich der Funktion

Wir haben la cual nunca se anula en los números reales por lo que su dominio es

,

In Intervallen ausgedrückt

3 Asymptoten

Wir berechnen die vertikalen Asymptoten, für die wir die Werte suchen, durch die der Zähler 0 wird. Da der Zähler niemals 0 ist, gibt es keine vertikalen Asymptoten.

Wir berechnen die schiefen Asymptoten, für die wir Folgendes suchen

Es handelt sich somit um eine horizontale Asymptote:

4 Schnittpunkte mit den Koordinatenachsen

Es gibt keine Schnittpunkte mit der x-Achse, da diese eine Asymptote der Funktion ist

Der Schnittpunkt mit der y-Achse ist

5 Verhalten im Unendlichkeitsbereich

Wir berechnen

so dass die Funktion im Unendlichen gegen 0 konvergiert, d. h. die Höhe des Graphen geht gegen 0, was aus dem Graphen der Funktion ersichtlich ist

6 Stetigkeit

Die Funktion hat keine vertikale Asymptote und ist daher im gesamten Definitionsbereich stetig

7 Kritische Punkte

Wir berechnen die Ableitung

Wir setzen die Ableitung gleich 0 und erhalten so den kritischen Punkt

Wir berechnen die 2. Ableitung

Wir werten den kritischen Punkt in der 2. Ableitung aus

Die Funktion hat also ein Maximum bei

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Katrin

Ich bin staatlich geprüfte Übersetzerin & Dolmetscherin mit den Arbeitssprachen Englisch, Spanisch, Deutsch. Meine Ausbildung habe ich am SDI München mit dem Fachgebiet Technik abvsolviert und übersetze hauptsächlich im technischen sowie mathematisch-naturwissenschaftlichen Bereich. Bei Superprof darf ich die Mathe-Expert*innen unterstützen, indem ich ihre Artikel ins Deutsche übersetze.