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Lezione 47 — Asintoti e comportamento asintotico

Asintoti verticali, orizzontali e obliqui: definizioni per limite, calcolo per funzioni razionali, applicazioni in farmacocinetica, economia e crescita della popolazione.

Used in: 2º anno Scuola superiore · Equiv. Math II giapponese cap. 5 · Equiv. Klasse 11 analisi di funzioni tedesca

limxa±f(x)=±    x=a eˋ asintoto verticale\lim_{x \to a^{\pm}} f(x) = \pm\infty \;\Rightarrow\; x = a \text{ è asintoto verticale}
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Rigorous notation, full derivation, hypotheses

Definizioni e teoremi

Asintoto verticale

"Diciamo che la funzione ha un asintoto verticale in x=ax = a se limxaf(x)=±\lim_{x \to a^-} f(x) = \pm\infty o limxa+f(x)=±\lim_{x \to a^+} f(x) = \pm\infty." — OpenStax Calculus Volume 1, §2.2

Asintoto orizzontale

"Una funzione ff ha un asintoto orizzontale di y=Ly = L se limxf(x)=L\lim_{x \to \infty} f(x) = L o limxf(x)=L\lim_{x \to -\infty} f(x) = L." — OpenStax Calculus Volume 1, §4.6

Regola per razionali f=P/Qf = P/Q con degP=m\deg P = m, degQ=n\deg Q = n:

CasoAHAO
m<nm < ny=0y = 0No
m=nm = ny=am/bny = a_m/b_n (rapporto dei coef. dominanti)No
m=n+1m = n + 1Noy=y = quoziente della divisione lunga
m>n+1m > n + 1NoNo (crescita superlineare)

Asintoto obliquo

m=limx±f(x)x,b=limx±(f(x)mx)m = \lim_{x \to \pm\infty} \frac{f(x)}{x}, \qquad b = \lim_{x \to \pm\infty} \bigl(f(x) - mx\bigr)
what this means · Calcola m prima; poi b. Se m = 0, il limite sarebbe una AH, non AO.

"Se il grado del numeratore è uno in più del grado del denominatore, la funzione razionale ha un asintoto obliquo trovato per divisione polinomiale lunga." — APEX Calculus, §3.5

Funzioni classiche — tabella di riferimento

FunzioneAVAHAO1/xx = 0y = 0(x+1)/(x−1)x = 1y = 1(x²+1)/xx = 0y = xy = 0 (x→−∞)ln xx = 0arctan xy = ±π/2tan xx = π/2 + kπ

Tabella di asintoti per funzioni elementari. Punto centrale: arctan ha due AH distinti; tan ha infiniti AV.

Esempi risolti

Exercise list

42 exercises · 10 with worked solution (25%)

Application 23Understanding 6Modeling 9Challenge 1Proof 3
  1. Ex. 47.1Application

    Determina tutti gli asintoti verticali di f(x)=5x29f(x) = \dfrac{5}{x^2 - 9} e l'asintoto orizzontale.

  2. Ex. 47.2Application

    Determina gli asintoti verticali di f(x)=x2+x2x21f(x) = \dfrac{x^2 + x - 2}{x^2 - 1}.

  3. Ex. 47.3Application

    Determina gli asintoti verticali di f(x)=x24x2f(x) = \dfrac{x^2 - 4}{x - 2}.

  4. Ex. 47.4ApplicationAnswer key

    Per f(x)=1xf(x) = \dfrac{1}{x}, determina la AV e calcola i due limiti laterali, indicandone i segni.

  5. Ex. 47.5ApplicationAnswer key

    Determina l'unico asintoto verticale di f(x)=x2x2xf(x) = \dfrac{x^2}{x^2 - x}.

  6. Ex. 47.6Application

    Determina e descrivi tutti gli asintoti verticali di f(x)=tanxf(x) = \tan x.

  7. Ex. 47.7Application

    Determina gli asintoti verticali di f(x)=x2x21f(x) = \dfrac{x^2}{x^2 - 1}.

  8. Ex. 47.8Understanding

    La funzione f(x)=lnxf(x) = \ln x ha asintoto verticale? Se sì, in quale punto e qual è il segno del limite?

  9. Ex. 47.9UnderstandingAnswer key

    La funzione f(x)=1xlnxf(x) = \dfrac{1}{x \ln x} ha AV in x=0x = 0? In x=1x = 1? Giustifica ogni caso.

  10. Ex. 47.10Application

    Determina tutti gli asintoti di f(x)=x31x21f(x) = \dfrac{x^3 - 1}{x^2 - 1}.

  11. Ex. 47.11Application

    Determina gli asintoti di f(x)=2x23x2+1f(x) = \dfrac{2x^2 - 3}{x^2 + 1}.

  12. Ex. 47.12UnderstandingAnswer key

    Una funzione razionale f(x)=P(x)/(x21)f(x) = P(x)/(x^2 - 1) ha necessariamente AV in x=1x = 1 e x=1x = -1?

  13. Ex. 47.13Application

    Determina l'asintoto orizzontale di f(x)=3x+1x2f(x) = \dfrac{3x + 1}{x - 2}.

  14. Ex. 47.14Application

    Determina gli asintoti orizzontali di f(x)=exf(x) = e^{-x} in ++\infty e in -\infty separatamente.

  15. Ex. 47.15Application

    Determina gli asintoti orizzontali di f(x)=arctanxf(x) = \arctan x.

  16. Ex. 47.16ApplicationAnswer key

    Determina l'asintoto obliquo di f(x)=x2+1xf(x) = \dfrac{x^2 + 1}{x} e l'asintoto verticale.

  17. Ex. 47.17Application

    Determina l'asintoto obliquo di f(x)=x2+3x+1x2f(x) = \dfrac{x^2 + 3x + 1}{x - 2} per divisione lunga.

  18. Ex. 47.18Application

    Determina l'asintoto obliquo di f(x)=x3x2+1f(x) = \dfrac{x^3}{x^2 + 1} usando il metodo dei limiti (m=limf/xm = \lim f/x, poi bb).

  19. Ex. 47.19Application

    Determina l'asintoto obliquo di f(x)=x2x+1f(x) = \dfrac{x^2}{x + 1}.

  20. Ex. 47.20UnderstandingAnswer key

    Analizza f(x)=x2+2xxf(x) = \dfrac{x^2 + 2x}{x}: semplifica, identifica eventuali asintoti e descrivi il grafico completo.

  21. Ex. 47.21Application

    Identifica tutti gli asintoti di f(x)=1x24f(x) = \dfrac{1}{x^2 - 4}.

  22. Ex. 47.22Application

    Identifica tutti gli asintoti di f(x)=xx2+1f(x) = \dfrac{x}{x^2 + 1}.

  23. Ex. 47.23Application

    Identifica tutti gli asintoti di f(x)=x2+2xx1f(x) = \dfrac{x^2 + 2x}{x - 1}.

  24. Ex. 47.24Application

    Determina gli asintoti orizzontali di f(x)=tanhx=exexex+exf(x) = \tanh x = \dfrac{e^x - e^{-x}}{e^x + e^{-x}}.

  25. Ex. 47.25Application

    Determina gli asintoti obliqui di f(x)=x2+1f(x) = \sqrt{x^2 + 1}.

  26. Ex. 47.26ApplicationAnswer key

    Determina gli asintoti di f(x)=xexf(x) = x \cdot e^{-x}.

  27. Ex. 47.27Application

    Determina tutti gli asintoti di f(x)=x4+1x31f(x) = \dfrac{x^4 + 1}{x^3 - 1}.

  28. Ex. 47.28Modeling

    In farmacocinetica di eliminazione del primo ordine, C(t)=C0ektC(t) = C_0 e^{-kt} con k>0k > 0. Determina l'asintoto orizzontale e interpretalo clinicamente.

  29. Ex. 47.29Modeling

    Nel modello C(t)=Att+kC(t) = \dfrac{At}{t + k} (concentrazione del farmaco in mg/L), determina l'AH e calcola il tempo t50t_{50} in cui la concentrazione raggiunge il 50%50\% del platò.

  30. Ex. 47.30Modeling

    Costo totale C(q)=F+cqC(q) = F + cq. Costo medio Cˉ(q)=C(q)/q\bar{C}(q) = C(q)/q. Determina gli asintoti di Cˉ\bar{C} e interpretali economicamente.

  31. Ex. 47.31Modeling

    Nel modello logistico P(t)=K1+(KP0P0)ertP(t) = \dfrac{K}{1 + \left(\frac{K - P_0}{P_0}\right)e^{-rt}}, determina l'AH e interpretala biologicamente.

  32. Ex. 47.32Modeling

    Oggetto in caduta con resistenza proporzionale alla velocità: v(t)=mgk ⁣(1ekt/m)v(t) = \dfrac{mg}{k}\!\left(1 - e^{-kt/m}\right). Determina l'asintoto orizzontale e spiega il ruolo dei parametri mm e kk.

  33. Ex. 47.33ModelingAnswer key

    Nel modello C(t)=120tt+4C(t) = \dfrac{120t}{t + 4} (mg/L), in quanto tempo la concentrazione raggiunge il 90%90\% del valore asintotico?

  34. Ex. 47.34Modeling

    Il campo elettrico di una carica puntiforme è E(r)=kq/r2E(r) = kq/r^2 per r>0r > 0. Determina gli asintoti (AH e AV) e interpretali fisicamente.

  35. Ex. 47.35Modeling

    L'iperbole x2y2=1x^2 - y^2 = 1 ha asintoti obliqui. Determinali e disegna i rami e le rette asintotiche.

  36. Ex. 47.36ModelingAnswer key

    Costo totale quadratico: C(q)=aq2+bq+FC(q) = aq^2 + bq + F (a>0a > 0). Il costo medio Cˉ(q)=C(q)/q\bar{C}(q) = C(q)/q ha quale asintoto obliquo? Interpretalo economicamente.

  37. Ex. 47.37Understanding

    Una funzione può attraversare il proprio asintoto orizzontale?

  38. Ex. 47.38Understanding

    Una funzione può avere asintoto orizzontale e asintoto obliquo nello stesso senso (x+x \to +\infty)?

  39. Ex. 47.39Challenge

    Determina tutti gli asintoti di f(x)=x4+1x31f(x) = \dfrac{x^4 + 1}{x^3 - 1}.

  40. Ex. 47.40ProofAnswer key

    Dimostra che se y=mx+by = mx + b è asintoto obliquo di ff, allora necessariamente m=limxf(x)/xm = \lim_{x \to \infty} f(x)/x e b=limx(f(x)mx)b = \lim_{x \to \infty}(f(x) - mx).

  41. Ex. 47.41Proof

    Prova rigorosamente che una funzione non può avere simultaneamente asintoto orizzontale e asintoto obliquo (con m0m \neq 0) quando x+x \to +\infty.

  42. Ex. 47.42Proof

    Prova che se f=P/Qf = P/Q è razionale con degP=degQ=n\deg P = \deg Q = n, allora ff ha AH y=an/bny = a_n/b_n dove an,bna_n, b_n sono i coefficienti dominanti di PP e QQ rispettivamente.

Fonti

  • Calculus Volume 1 — OpenStax · Strang & Herman · 2016 · §2.2 (limiti infiniti e AV) e §4.6 (AH, AO, applicazioni) · CC-BY-NC-SA 4.0. Fonte primaria per definizioni, regola dei gradi e esempi applicati.
  • APEX Calculus — Hartman et al. · 2024 · §1.4 (limiti infiniti, comportamento di tan e log) e §3.5 (schizzo di curve, AO per divisione lunga) · CC-BY-NC 4.0.
  • Active Calculus — Boelkins · 2024 · §1.2 e §1.8 (comportamento di lungo termine, limiti all'infinito) · CC-BY-NC-SA 4.0. Approccio attivo con domande preliminari, esercizi di indagine.

Updated on 2026-05-11 · Author(s): Clube da Matemática

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