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Test 2 sugli Asintoti di una Funzione

🔍 Modalità speciale: Caccia all'errore (Quesiti 1-5) e Vero/Falso concettuale (Quesiti 6-10)

🎧 Disponibile anche in versione DSA

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In questa prova dovrai analizzare passaggi di calcolo per individuare eventuali errori logici o algebrici (nei primi 5 quesiti) e valutare la correttezza di affermazioni teoriche (nei successivi 5 quesiti). Scegli la risposta fra le quattro proposte e controlla la soluzione guidata premendo "Mostra Spiegazione". Se vuoi un suggerimento premi il bottone "Aiuto".
In fondo alla pagina premi "Verifica le risposte" per vedere l'esito del test e premi "Ricomincia il test" per rifare il test.

Progresso:

Quesito 1 (Caccia all'errore)

Uno studente cerca gli asintoti verticali della funzione \(f(x)=\dfrac{x^2-1}{x-1}\) e scrive:

"Il dominio è \(\mathbb{R}\setminus\{1\}\). Il punto \(1\) non appartiene al dominio, quindi la retta \(x=1\) è un asintoto verticale."

Domanda: Il ragionamento è corretto?

Prima di concludere, calcola il limite per \(x\to1\): numeratore e denominatore hanno un fattore in comune?

Risposta corretta: B) No: il limite per \(x\to1\) è finito...

Il fatto che \(f\) non sia definita in \(1\) non basta: una retta \(x=c\) è asintoto verticale se e solo se almeno uno dei limiti, destro o sinistro, in \(c\) è infinito. Scomponendo:

\[\lim_{x\to1}\frac{x^2-1}{x-1}=\lim_{x\to1}\frac{(x-1)(x+1)}{x-1}=\lim_{x\to1}(x+1)=2.\]

Il limite è finito: il grafico è la retta \(y=x+1\) privata del punto \((1;2)\), e non ha asintoti verticali (A è falsa). L'opzione C è falsa perché i limiti destro e sinistro sono uguali; la D è falsa perché \(f\) non è definita in \(x=1\).

Mostriamo, anche se non richiesto, il grafico della funzione: è la retta \(y=x+1\) privata del punto \((1;2)\).

Grafico della funzione: la retta y=x+1 con il punto (1;2) escluso, indicato da un cerchietto vuoto.

Quesito 2 (Caccia all'errore)

Uno studente cerca gli asintoti obliqui di \(f(x)=x+\sqrt{x}\) per \(x\to+\infty\) e scrive:

\[m=\lim_{x\to+\infty}\frac{f(x)}{x}=\lim_{x\to+\infty}\left(1+\frac{1}{\sqrt{x}}\right)=1\]

"Poiché \(m=1\) è un numero reale diverso da zero, la retta \(y=x\) è un asintoto obliquo."

Domanda: Il ragionamento è corretto?

Dopo aver trovato \(m\) bisogna calcolare anche \(q\). Quanto vale \(\lim_{x\to+\infty}\bigl[f(x)-x\bigr]\)?

Risposta corretta: D) No: manca il calcolo di \(q\)...

Il valore di \(m\) è corretto, ma la condizione \(m\) finito è soltanto necessaria: per avere l'asintoto obliquo deve esistere finito anche \(q\). Qui

\[q=\lim_{x\to+\infty}\bigl[x+\sqrt x-x\bigr]=\lim_{x\to+\infty}\sqrt x=+\infty,\]

quindi la retta \(y=x\) non è asintoto: la distanza del grafico dalla retta cresce. Per \(x\to+\infty\) la funzione non ha asintoti obliqui (e nemmeno orizzontali, perché tende a \(+\infty\)).

Le altre opzioni sono false: \(m=1\) è giusto (B), e una funzione che tende a \(+\infty\) può avere un asintoto obliquo (C), come \(x+\frac1x\).

Mostriamo, anche se non richiesto, il grafico della funzione insieme alla retta \(y=x\): la distanza tra le due curve cresce.

Grafico della funzione x più radice di x e della retta y=x: il grafico resta sopra la retta e se ne allontana.

Quesito 3 (Caccia all'errore)

Uno studente studia la funzione \(f(x)=\dfrac{x^2+1}{x}\) e scrive:

"Il dominio è \(\mathbb{R}\setminus\{0\}\). Per \(x\to0^+\) la funzione tende a \(+\infty\) e per \(x\to0^-\) a \(-\infty\): la retta \(x=0\) è un asintoto verticale. Per \(x\to\pm\infty\) il limite è infinito: quindi non ci sono asintoti orizzontali né obliqui."

Domanda: Il procedimento è corretto?

Scrivi la funzione come \(x+\dfrac1x\). Quanto valgono \(m=\lim\frac{f(x)}{x}\) e \(q=\lim[f(x)-mx]\)?

Risposta corretta: A) No: se il limite per \(x\to\pm\infty\) è infinito...

Il limite infinito esclude gli asintoti orizzontali, non quelli obliqui. Si ha \(f(x)=x+\dfrac1x\), e

\[m=\lim_{x\to\pm\infty}\frac{f(x)}{x}=\lim_{x\to\pm\infty}\left(1+\frac{1}{x^2}\right)=1,\qquad q=\lim_{x\to\pm\infty}\bigl[f(x)-x\bigr]=\lim_{x\to\pm\infty}\frac1x=0.\]

Quindi \(y=x\) è asintoto obliquo (per \(x\to+\infty\) e per \(x\to-\infty\)), oltre all'asintoto verticale \(x=0\), che lo studente ha trovato correttamente (C è falsa: per l'asintoto basta che sia infinito almeno un limite). L'opzione D è falsa: \(f(x)\to\pm\infty\), non a \(1\).

Mostriamo, anche se non richiesto, il grafico della funzione, con i suoi due asintoti.

Grafico della funzione (x al quadrato più 1) su x con l'asintoto verticale x=0 e l'asintoto obliquo y=x.

Quesito 4 (Caccia all'errore)

Uno studente studia la funzione \(f(x)=e^{1/x}\) in \(x=0\) e scrive:

\[\lim_{x\to0^-}e^{1/x}=e^{-\infty}=0\]

"Il limite è finito, quindi in \(x=0\) non c'è un asintoto verticale."

Domanda: Il ragionamento è corretto?

Hai controllato anche il limite destro? Per l'asintoto verticale basta che sia infinito almeno uno dei due limiti.

Risposta corretta: C) No: per avere un asintoto verticale basta che uno dei due limiti sia infinito...

Il calcolo del limite sinistro è giusto (B è falsa), ma non basta. Si studia anche il limite destro:

\[\lim_{x\to0^+}e^{1/x}=e^{+\infty}=+\infty.\]

Poiché almeno uno dei due limiti è infinito, la retta \(x=0\) è un asintoto verticale, solo da destra: da sinistra il grafico tende al valore finito \(0\). L'opzione D è falsa: l'asintoto verticale si cerca proprio nei punti che non appartengono al dominio, ma sono di accumulazione per il dominio.

Mostriamo, anche se non richiesto, il grafico della funzione, con i suoi asintoti.

Grafico della funzione e elevato a 1/x: per x che tende a 0 da destra sale verso più infinito, da sinistra tende a 0; asintoto orizzontale y=1.

Quesito 5 (Caccia all'errore)

Uno studente cerca l'asintoto obliquo di \(f(x)=\sqrt{x^2+1}\) per \(x\to-\infty\) e scrive:

\[m=\lim_{x\to-\infty}\frac{\sqrt{x^2+1}}{x}=\lim_{x\to-\infty}\sqrt{1+\frac1{x^2}}=1\]

"Con \(q=0\) (come per \(x\to+\infty\)), l'asintoto è la retta \(y=x\) anche per \(x\to-\infty\)."

Domanda: Il ragionamento è corretto?

Quando porti \(x\) dentro la radice, ricorda il segno: se \(x<0\), allora \(x=-\sqrt{x^2}\).

Risposta corretta: B) No: per \(x<0\) si ha \(\sqrt{x^2}=-x\)...

Per \(x\to-\infty\) è \(\sqrt{x^2}=|x|=-x\), quindi

\[m=\lim_{x\to-\infty}\frac{\sqrt{x^2+1}}{x}=\lim_{x\to-\infty}\frac{-x\sqrt{1+\frac1{x^2}}}{x}=-1,\] \[q=\lim_{x\to-\infty}\bigl[\sqrt{x^2+1}+x\bigr]=\lim_{x\to-\infty}\frac{1}{\sqrt{x^2+1}-x}=0.\]

L'asintoto per \(x\to-\infty\) è \(y=-x\), diverso da quello per \(x\to+\infty\) (\(y=x\)). I calcoli per le due direzioni vanno fatti separatamente: la parità di \(f\) permette di dedurre il secondo asintoto dal primo per simmetria, ma non di ripetere i calcoli senza cambiare il segno. Per ciascuna direzione c'è al più un asintoto non verticale (D è falsa), e la funzione è definita su tutto \(\mathbb{R}\) (C è falsa).

Mostriamo, anche se non richiesto, il grafico della funzione, con i suoi due asintoti obliqui.

Grafico della funzione radice di x al quadrato più 1, con gli asintoti obliqui y=x a destra e y=-x a sinistra.

Quesito 6 (Vero / Falso)

Affermazione: "Il grafico di una funzione può intersecare un asintoto verticale in più punti."

L'affermazione è vera o falsa?

Quanti valori di \(f\) esistono per un fissato valore di \(x\)? Quanti punti del grafico stanno sulla retta \(x=c\)?

Risposta corretta: D) Falsa...

Una funzione associa a ogni \(x\) un solo valore \(f(x)\): sulla retta verticale \(x=c\) il grafico ha al massimo un punto (nessuno, se \(c\) non appartiene al dominio). Quindi un asintoto verticale può essere intersecato al massimo una volta.

Può succedere, però, che lo intersechi una volta: per esempio la funzione \(f(x)=e^{1/x}\) per \(x\neq0\), con \(f(0)=0\), ha l'asintoto verticale \(x=0\) (da destra) e il punto \((0;0)\) del grafico sta proprio sulla retta (C è falsa). Gli asintoti orizzontali e obliqui, invece, possono essere intersecati anche infinite volte (A confonde i due casi).

Mostriamo, anche se non richiesto, il grafico della funzione: il punto \((0;0)\) appartiene al grafico e sta sulla retta \(x=0\).

Grafico di e elevato a 1/x con f(0)=0: il punto (0;0) sta sull'asintoto verticale x=0, che il grafico interseca una sola volta.

Quesito 7 (Vero / Falso)

Affermazione: "Una funzione può avere infiniti asintoti verticali."

L'affermazione è vera o falsa?

Pensa a una funzione periodica che ha un'infinità di punti in cui \(\to\pm\infty\): quale funzione trigonometrica ha questo comportamento?

Risposta corretta: A) Vera...

La funzione \(\tan x\) non è definita nei punti \(x=\frac\pi2+k\pi\) e in ciascuno di essi \[\lim_{x\to\left(\frac\pi2+k\pi\right)^-}\tan x=+\infty,\qquad\lim_{x\to\left(\frac\pi2+k\pi\right)^+}\tan x=-\infty,\] quindi ha infiniti asintoti verticali.

La regola "al massimo due asintoti" vale solo per quelli orizzontali e obliqui (D): uno per \(x\to+\infty\) e uno per \(x\to-\infty\), perché \(m\) e \(q\) sono unici. Le funzioni razionali fratte hanno davvero solo un numero finito di asintoti verticali, ma questo non vale in generale (B è falsa) e l'esistenza di infiniti asintoti verticali non è limitata a esse (C è falsa).

Mostriamo, anche se non richiesto, il grafico della funzione, con alcuni dei suoi infiniti asintoti verticali.

Grafico della tangente di x con le rette verticali x=pi/2+k pi tratteggiate.

Quesito 8 (Vero / Falso)

Affermazione: "Se per \(x\to+\infty\) esiste finito il limite \(m=\displaystyle\lim_{x\to+\infty}\frac{f(x)}{x}\), allora la funzione ha un asintoto obliquo \(y=mx+q\), per un opportuno valore di \(q\)."

L'affermazione è vera o falsa?

Il Teorema 2 (sezione 4 della teoria) chiede due condizioni: l'esistenza finita di \(m\) e quella di \(q\). Trova un esempio con \(m\) finito e \(q\) infinito.

Risposta corretta: C) Falsa...

Per il Teorema 2 la retta \(y=mx+q\) è asintoto se e solo se esistono finiti \(m=\lim\frac{f(x)}{x}\) e \(q=\lim\bigl[f(x)-mx\bigr]\). L'esistenza finita di \(m\) è una condizione necessaria, non sufficiente.

Controesempio: \(f(x)=x+\sqrt x\). Si ha \(\dfrac{f(x)}{x}=1+\dfrac{1}{\sqrt x}\to1\), ma \(f(x)-x=\sqrt x\to+\infty\): non esiste alcuna retta asintoto. Il fatto che \(f\) sia asintotica a \(x\) (cioè \(f(x)/x\to1\)) non significa che \(y=x\) sia un asintoto.

La B è falsa perché la condizione non basta nemmeno per \(m\neq0\); la D è falsa perché un asintoto orizzontale richiede che \(f(x)\) tenda a un numero reale (e allora \(m=0\), non viceversa).

Mostriamo, anche se non richiesto, il grafico della funzione insieme alla retta \(y=x\): la distanza tra le due curve cresce, quindi \(y=x\) non è asintoto.

Grafico della funzione x più radice di x e della retta y=x: il grafico si allontana dalla retta.

Quesito 9 (Vero / Falso)

Affermazione: "Se \(\displaystyle\lim_{x\to c^+}f(x)=+\infty\), allora la retta \(x=c\) è un asintoto verticale di \(f\), anche se la funzione è definita in \(c\) (per esempio con \(f(c)=0\))."

L'affermazione è vera o falsa?

Il limite per \(x\to c\) dipende dal valore di \(f\) in \(c\)? Ripensa anche al grafico di \(e^{1/x}\) con \(f(0)=0\).

Risposta corretta: B) Vera...

Una retta \(x=c\) è asintoto verticale se almeno uno dei limiti, destro o sinistro, è \(\pm\infty\) (C è falsa). Il limite per \(x\to c^+\) dipende soltanto dai valori di \(f\) per \(x>c\), mai da \(f(c)\).

Esempio: \(f(x)=e^{1/x}\) per \(x\neq0\), \(f(0)=0\). Il limite destro in \(0\) è \(+\infty\), quindi \(x=0\) è asintoto verticale, anche se \(f(0)=0\) e il punto \((0;0)\) appartiene al grafico (A e D sono false). In questo caso il grafico interseca l'asintoto verticale proprio nel punto \((0;0)\), ma non in altri punti.

Mostriamo, anche se non richiesto, il grafico della funzione: la retta \(x=0\) è asintoto verticale (da destra) anche se \(f(0)=0\).

Grafico di e elevato a 1/x con f(0)=0: asintoto verticale x=0 da destra, il punto (0;0) appartiene al grafico.

Quesito 10 (Vero / Falso)

Affermazione: "Il grafico di una funzione può intersecare infinite volte il proprio asintoto orizzontale."

L'affermazione è vera o falsa?

Pensa a una funzione che oscilla attorno alla retta con oscillazioni sempre più piccole. Che cosa significa che \(\lim f(x)=l\)?

Risposta corretta: A) Vera...

La definizione di asintoto richiede solo che la distanza tra la curva e la retta tenda a zero: non esclude che la curva, avvicinandosi, tocchi la retta. Per \(f(x)=\dfrac{\sin x}{x}\) si ha \(\left|\dfrac{\sin x}{x}\right|\le\dfrac1{|x|}\to0\) (confronto), quindi \(y=0\) è asintoto orizzontale; inoltre \(f(x)=0\) per \(x=k\pi\), \(k\neq0\) intero: infinite intersezioni (B è falsa).

Una sola intersezione è invece il massimo per un asintoto verticale (C confonde i due casi). Anche gli asintoti obliqui possono essere intersecati infinite volte (D è falsa: lo stesso vale per quelli orizzontali).

Mostriamo, anche se non richiesto, il grafico della funzione: interseca l'asintoto \(y=0\) nei punti \(x=k\pi\).

Grafico di seno di x su x che oscilla attorno all'asse x con oscillazioni sempre più piccole e lo interseca in infiniti punti.