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Im Funktionsgraphen musst du diese Stelle mit einem kleinen Kreis kennzeichnen. Nicht hebbare Definitionslücken Schau dir noch einmal die Funktion $f$ mit $f(x)=\frac{x^{2}+1}{x-1}$ an. Da die Nullstelle des Nennerpolynoms nicht gleichzeitig auch Nullstelle des Zählerpolynoms ist, kannst du nicht kürzen. Das bedeutet, dass die Definitionslücke nicht hebbar ist. Hier liegt, wie im Folgenden abgebildet, eine Polstelle, also eine vertikale Asymptote, vor. Wir schauen uns nun einmal an, wie eine Kurvendiskussion mit der genannten Funktion $f$ durchgeführt werden kann. An deren Ende steht der hier bereits abgebildete Funktionsgraph. Nullstellen gebrochenrationaler Funktionen Möchtest du eine gebrochenrationale Funktion auf Nullstellen untersuchen, genügt es, wenn du den Zähler auf Nullstellen untersuchst. Warum ist das so? Hier siehst du die Begründung: $\begin{array}{rclll} \dfrac{Z(x)}{N(x)}&=&0&|&\cdot N(x)\\ Z(x)&=&0 \end{array}$ Für die Funktion $f$ folgt also $x^{2}+1=0$. Subtraktion von $1$ auf beiden Seiten der Gleichung führt zu $x^{2}={-1}$.
Es folgt somit das lokale Minimum $(2, 4|4, 8)$. $f''\left(-0, 4\right)\approx-0, 3\lt 0$: Hier liegt ein lokales Maximum vor. Berechne noch den zugehörigen Funktionswert: $f(-0, 4)\approx-0, 8$. Du erhältst somit das lokale Minimum $(-0, 4|-0, 8)$. Beide Extrema kannst du der folgenden Darstellung entnehmen. Ausblick Wenn du nun noch eine Flächenberechnung durchführen müsstest, könntest du eine Stammfunktion der Funktion $f$ mit Hilfe der Darstellung $f(x)=x+1+\frac2{x-1}$ bestimmen. Es ist $\int~(x+1)~dx=\frac12x^{2}+x+c$. Eine Stammfunktion des Restes erhältst du mit Hilfe der logarithmischen Integration $\int~\frac2{x-1}~dx=2\ln\left(|x-1|\right)+c$. Gesamt erhältst du als Stammfunktion $\int~f(x)~dx=\frac12x^{2}+x+2\ln\left(|x-1|\right)+c$. Alle Videos zum Thema Videos zum Thema Gebrochenrationale Funktionen – Kurvendiskussion (6 Videos) Alle Arbeitsblätter zum Thema Arbeitsblätter zum Thema Gebrochenrationale Funktionen – Kurvendiskussion (3 Arbeitsblätter)
Hier ist $Z(x)= x^{2}+1$ ein quadratisches und $N(x)=x-1$ ein lineares Polynom. Der Definitionsbereich einer gebrochenrationalen Funktion Um den Definitionsbereich zu bestimmen, berechnest du die Nullstellen des Nennerpolynoms $N(x)$. Diese musst du schließlich ausschließen. Das geht so: $N(x)=0$ führt zu $x-1=0$. Addierst du $1$ auf beiden Seiten, erhältst du $x=1$. Für diesen $x$-Wert ist die gebrochenrationale Funktion $f$ nicht definiert. Das schreibst du so: $\mathbb{D}_{f}=\mathbb{R}\setminus\{1\}$. $x=1$ wird als Definitionslücke bezeichnet. Hebbare Definitionslücken Schaue dir die Funktion $g$ mit $g(x)=\frac{x^{2}-1}{x-1}$ an. Die Definitionslücke ist hier $x=1$. Wenn du genau hinschaust, erkennst du im Zählerpolynom die dritte binomische Formel: $Z(x)=x^{2}-1=(x+1)\cdot (x-1)$. Du kannst nun kürzen: $g(x)=\frac{x^{2}-1}{x-1}=\frac{(x+1)\cdot (x-1)}{x-1}=x+1$. Nun ist die Definitionslücke "aufgehoben". Das stimmt natürlich so nicht: Die Funktion $g$ ist nach wie vor für $x=1$ nicht definiert, jedoch kannst du in der gekürzten Form $x=1$ durchaus einsetzen.
Da die Wurzel aus einer negativen Zahl nicht definiert ist, gibt es keine Lösung dieser Gleichung und damit keine Nullstelle. Extrema und Wendepunkte gebrochenrationaler Funktionen Du musst zunächst die ersten beiden (gegebenenfalls sogar die ersten drei) Ableitungen berechnen. Hierfür benötigst du die Quotientenregel. Alternativ kannst du auch eine Polynomdivision durchführen. Bei dieser bleibt bei dem Beispiel der Funktion $f$ ein Rest. Du erhältst dann $f(x)=x+1+\frac{2}{x-1}$. Die Funktion $a$ mit $a(x)=x+1$ wird als Asymptotenfunktion bezeichnet. Wenn du den Graphen der Funktion $a$, eine Gerade, in das gleiche Koordinatensystem wie den Funktionsgraphen der Funktion $f$ einzeichnest, siehst du, dass sich der Funktionsgraph dieser Geraden immer weiter annähert. Das bedeutet insbesondere, dass das Grenzwertverhalten der Funktion für $x\to \pm\infty$ mit dem der Geraden übereinstimmt. Mit Hilfe der obigen Darstellung der Funktion $f$ erhältst du die ersten beiden Ableitungen: $f'(x)=1-\frac{2}{(x-1)^{2}}$, $f''(x)=\frac{4}{(x-1)^{3}}$.