Elementarmathematik Beispiele

$f (x) = \frac{x^{3} + 1}{x^{2} + 2}$

Schritt 1

Ermittle, wo der Ausdruck $\frac{x^{3} + 1}{x^{2} + 2}$ nicht definiert ist.

Der Definitionsbereich umfasst alle reellen Zahlen, ausgenommen jene, für die der Ausdruck nicht definiert ist. In diesem Fall gibt es keine reellen Zahlen, für die der Ausdruck nicht definiert ist.

Schritt 2

Die vertikalen Asymptoten treten in Bereichen einer unendlichen Unstetigkeit auf.

Keine vertikalen Asymptoten

Schritt 3

Betrachte die rationale Funktion $R (x) = \frac{a x^{n}}{b x^{m}}$ , wobei $n$ der Grad des Zählers und $m$ der Grad des Nenners ist.

1. Wenn $n < m$ , dann ist die x-Achse, $y = 0$ , die horizontale Asymptote.

2. Wenn $n = m$ , dann ist die horizontale Asymptote die Gerade $y = \frac{a}{b}$ .

3. Wenn $n > m$ , dann gibt es keine horizontale Asymptote (es gibt eine schiefe Asymptote).

Schritt 4

Ermittle $n$ und $m$ .

$n = 3$

$m = 2$

Schritt 5

Da $n > m$ , gibt es keine horizontale Asymptote.

Keine horizontalen Asymptoten

Schritt 6

Ermittle die schiefe Asymptote durch Polynomdivision.

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Schritt 6.1

Vereinfache den Zähler.

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Schritt 6.1.1

Schreibe $1$ als $1^{3}$ um.

$\frac{x^{3} + 1^{3}}{x^{2} + 2}$

Schritt 6.1.2

Da beide Terme perfekte Terme zur dritten Potenz sind, faktorisiere mithilfe der Formel für die Summe kubischer Terme, $a^{3} + b^{3} = (a + b) (a^{2} - a b + b^{2})$ , wobei $a = x$ und $b = 1$ .

$\frac{(x + 1) (x^{2} - x \cdot 1 + 1^{2})}{x^{2} + 2}$

Schritt 6.1.3

Vereinfache.

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Schritt 6.1.3.1

Mutltipliziere $- 1$ mit $1$ .

$\frac{(x + 1) (x^{2} - x + 1^{2})}{x^{2} + 2}$

Schritt 6.1.3.2

Eins zu einer beliebigen Potenz erhoben ergibt eins.

$\frac{(x + 1) (x^{2} - x + 1)}{x^{2} + 2}$

$\frac{(x + 1) (x^{2} - x + 1)}{x^{2} + 2}$

$\frac{(x + 1) (x^{2} - x + 1)}{x^{2} + 2}$

Schritt 6.2

Multipliziere $(x + 1) (x^{2} - x + 1)$ aus.

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Schritt 6.2.1

Wende das Distributivgesetz an.

$\frac{x (x^{2} - x + 1) + 1 (x^{2} - x + 1)}{x^{2} + 2}$

Schritt 6.2.2

Wende das Distributivgesetz an.

$\frac{x (x^{2} - x) + x \cdot 1 + 1 (x^{2} - x + 1)}{x^{2} + 2}$

Schritt 6.2.3

Wende das Distributivgesetz an.

$\frac{x \cdot x^{2} + x (- x) + x \cdot 1 + 1 (x^{2} - x + 1)}{x^{2} + 2}$

Schritt 6.2.4

Wende das Distributivgesetz an.

$\frac{x \cdot x^{2} + x (- x) + x \cdot 1 + 1 (x^{2} - x) + 1 \cdot 1}{x^{2} + 2}$

Schritt 6.2.5

Wende das Distributivgesetz an.

$\frac{x \cdot x^{2} + x (- x) + x \cdot 1 + 1 x^{2} + 1 (- x) + 1 \cdot 1}{x^{2} + 2}$

Schritt 6.2.6

Entferne die Klammern.

$\frac{x \cdot x^{2} + x \cdot (- 1 x) + x \cdot 1 + 1 x^{2} + 1 (- x) + 1 \cdot 1}{x^{2} + 2}$

Schritt 6.2.7

Stelle $x$ und $- 1$ um.

$\frac{x \cdot x^{2} - 1 \cdot (x \cdot x) + x \cdot 1 + 1 x^{2} + 1 (- x) + 1 \cdot 1}{x^{2} + 2}$

Schritt 6.2.8

Stelle $x$ und $1$ um.

$\frac{x \cdot x^{2} - 1 \cdot (x \cdot x) + 1 \cdot x + 1 x^{2} + 1 (- x) + 1 \cdot 1}{x^{2} + 2}$

Schritt 6.2.9

Entferne die Klammern.

$\frac{x \cdot x^{2} - 1 \cdot (x \cdot x) + 1 \cdot x + 1 x^{2} + 1 \cdot (- 1 x) + 1 \cdot 1}{x^{2} + 2}$

Schritt 6.2.10

Mutltipliziere $- 1$ mit $x$ .

$\frac{x \cdot x^{2} - 1 x \cdot x + 1 x + 1 x^{2} + 1 \cdot (- 1 x) + 1 \cdot 1}{x^{2} + 2}$

Schritt 6.2.11

Potenziere $x$ mit $1$ .

$\frac{x \cdot x^{2} - 1 x \cdot x + 1 x + 1 x^{2} + 1 \cdot (- 1 x) + 1 \cdot 1}{x^{2} + 2}$

Schritt 6.2.12

Wende die Exponentenregel $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ an, um die Exponenten zu kombinieren.

$\frac{x^{1 + 2} - 1 x \cdot x + 1 x + 1 x^{2} + 1 \cdot (- 1 x) + 1 \cdot 1}{x^{2} + 2}$

Schritt 6.2.13

Addiere $1$ und $2$ .

$\frac{x^{3} - 1 x \cdot x + 1 x + 1 x^{2} + 1 \cdot (- 1 x) + 1 \cdot 1}{x^{2} + 2}$

Schritt 6.2.14

Faktorisiere das negative Vorzeichen heraus.

$\frac{x^{3} - (x \cdot x) + 1 x + 1 x^{2} + 1 \cdot (- 1 x) + 1 \cdot 1}{x^{2} + 2}$

Schritt 6.2.15

Potenziere $x$ mit $1$ .

$\frac{x^{3} - (x \cdot x) + 1 x + 1 x^{2} + 1 \cdot (- 1 x) + 1 \cdot 1}{x^{2} + 2}$

Schritt 6.2.16

Potenziere $x$ mit $1$ .

$\frac{x^{3} - (x \cdot x) + 1 x + 1 x^{2} + 1 \cdot (- 1 x) + 1 \cdot 1}{x^{2} + 2}$

Schritt 6.2.17

Wende die Exponentenregel $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ an, um die Exponenten zu kombinieren.

$\frac{x^{3} - x^{1 + 1} + 1 x + 1 x^{2} + 1 \cdot (- 1 x) + 1 \cdot 1}{x^{2} + 2}$

Schritt 6.2.18

Addiere $1$ und $1$ .

$\frac{x^{3} - x^{2} + 1 x + 1 x^{2} + 1 \cdot (- 1 x) + 1 \cdot 1}{x^{2} + 2}$

Schritt 6.2.19

Mutltipliziere $x$ mit $1$ .

$\frac{x^{3} - x^{2} + x + 1 x^{2} + 1 \cdot (- 1 x) + 1 \cdot 1}{x^{2} + 2}$

Schritt 6.2.20

Mutltipliziere $x^{2}$ mit $1$ .

$\frac{x^{3} - x^{2} + x + x^{2} + 1 \cdot (- 1 x) + 1 \cdot 1}{x^{2} + 2}$

Schritt 6.2.21

Mutltipliziere $- 1$ mit $1$ .

$\frac{x^{3} - x^{2} + x + x^{2} - x + 1 \cdot 1}{x^{2} + 2}$

Schritt 6.2.22

Mutltipliziere $1$ mit $1$ .

$\frac{x^{3} - x^{2} + x + x^{2} - x + 1}{x^{2} + 2}$

Schritt 6.2.23

Bewege $x$ .

$\frac{x^{3} - x^{2} + x^{2} + x - x + 1}{x^{2} + 2}$

Schritt 6.2.24

Bewege $- x^{2}$ .

$\frac{x^{3} + x^{2} - x^{2} + x - x + 1}{x^{2} + 2}$

Schritt 6.2.25

Subtrahiere $x^{2}$ von $x^{2}$ .

$\frac{x^{3} + 0 + x - x + 1}{x^{2} + 2}$

Schritt 6.2.26

Addiere $x^{3}$ und $0$ .

$\frac{x^{3} + x - x + 1}{x^{2} + 2}$

Schritt 6.2.27

Subtrahiere $x$ von $x$ .

$\frac{x^{3} + 0 + 1}{x^{2} + 2}$

Schritt 6.2.28

Addiere $x^{3}$ und $0$ .

$\frac{x^{3} + 1}{x^{2} + 2}$

$\frac{x^{3} + 1}{x^{2} + 2}$

Schritt 6.3

Stelle die zu dividierenden Polynome auf. Wenn es nicht für jeden Exponenten einen Term gibt, setze einen ein mit dem Wert $0$ .

$x^{2}$

+

$0 x$

+

$2$

$x^{3}$

+

$0 x^{2}$

+

$0 x$

+

$1$

Schritt 6.4

Dividiere den Term höchster Ordnung im Dividend $x^{3}$ durch den Term höchster Ordnung im Divisor $x^{2}$ .

$x$

$x^{2}$

+

$0 x$

+

$2$

$x^{3}$

+

$0 x^{2}$

+

$0 x$

+

$1$

Schritt 6.5

Multipliziere den neuen Bruchterm mit dem Teiler.

$x$

$x^{2}$

+

$0 x$

+

$2$

$x^{3}$

+

$0 x^{2}$

+

$0 x$

+

$1$

+

$x^{3}$

+

$0$

+

$2 x$

Schritt 6.6

Der Ausdruck muss vom Dividenden abgezogen werden, ändere also alle Vorzeichen in $x^{3} + 0 + 2 x$

$x$

$x^{2}$

+

$0 x$

+

$2$

$x^{3}$

+

$0 x^{2}$

+

$0 x$

+

$1$

-

$x^{3}$

-

$0$

-

$2 x$

Schritt 6.7

Addiere nach dem Wechsel der Vorzeichen den letzten Dividenden des ausmultiplizierten Polynoms, um den neuen Dividenden zu finden.

$x$

$x^{2}$

+

$0 x$

+

$2$

$x^{3}$

+

$0 x^{2}$

+

$0 x$

+

$1$

-

$x^{3}$

-

$0$

-

$2 x$

-

$2 x$

Schritt 6.8

Ziehe den nächsten Term vom ursprünglichen Dividenden nach unten in den aktuellen Dividenden.

$x$

$x^{2}$

+

$0 x$

+

$2$

$x^{3}$

+

$0 x^{2}$

+

$0 x$

+

$1$

-

$x^{3}$

-

$0$

-

$2 x$

-

$2 x$

+

$1$

Schritt 6.9

Die endgültige Lösung ist der Quotient plus dem Rest geteilt durch den Divisor.

$x + \frac{- 2 x + 1}{x^{2} + 2}$

Schritt 6.10

Die schiefe Asymptote ist der Polynomteil des Ergebnisses der schriftlichen Division.

$y = x$

$y = x$

Schritt 7

Das ist die Menge aller Asymptoten.

Keine vertikalen Asymptoten

Keine horizontalen Asymptoten

Schiefe Asymptoten: $y = x$

Schritt 8

$[\begin{array}{c} x^{2} & \frac{1}{2} \\ \sqrt{π} & \int x d x \end{array}]$