BacPath
Soluții · Profil Real

Soluții BAC Mate-info 2020 · August–Septembrie

Varianta 03

Vrei să încerci subiectul mai întâi? ← Înapoi la subiect

SUBIECTUL I

  1. Se consideră z=2+iz=2+i.
z2=(2+i)2=4+4i+i2=3+4i.z^2=(2+i)^2=4+4i+i^2=3+4i.

Atunci

z24z+5=(3+4i)4(2+i)+5=3+4i84i+5=0.z^2-4z+5=(3+4i)-4(2+i)+5=3+4i-8-4i+5=0.
  1. Funcția este f(x)=x2+x+af(x)=x^2+x+a, iar punctul M(0,2)M(0,2) aparține graficului.

Deci f(0)=2f(0)=2. Cum

f(0)=02+0+a=a,f(0)=0^2+0+a=a,

rezultă

a=2.\boxed{a=2}.
  1. Rezolvăm ecuația
x=x3+2x3.x=\sqrt[3]{x^3+2x}.

Funcția tt3t\mapsto t^3 este injectivă pe R\mathbb{R}, deci putem ridica la puterea a treia:

x3=x3+2x    2x=0    x=0.x^3=x^3+2x \iff 2x=0 \iff x=0.

Verificare:

03+203=0.\sqrt[3]{0^3+2\cdot 0}=0.

Soluția este

x=0.\boxed{x=0}.
  1. Numerele de cinci cifre distincte formate cu cifrele din mulțimea {1,2,3,4,5}\{1,2,3,4,5\} sunt toate permutările celor 5 cifre, deci sunt
5!=120.5!=120.

Pentru ca cifra zecilor să fie 22 și cifra unităților să fie 33, ultimele două poziții sunt fixate. Celelalte trei poziții se completează cu cifrele 1,4,51,4,5, în

3!=63!=6

moduri. Probabilitatea cerută este

P=6120=120.P=\frac{6}{120}=\boxed{\frac{1}{20}}.
  1. Punctul C(4,a)C(4,a) este pe mediatoarea segmentului ABAB, deci este egal depărtat de A(0,1)A(0,1) și B(2,3)B(2,3):
CA=CB.CA=CB.

Folosim pătratele distanțelor:

CA2=(40)2+(a1)2=16+(a1)2,CA^2=(4-0)^2+(a-1)^2=16+(a-1)^2, CB2=(42)2+(a3)2=4+(a3)2.CB^2=(4-2)^2+(a-3)^2=4+(a-3)^2.

Egalând:

16+(a1)2=4+(a3)2.16+(a-1)^2=4+(a-3)^2. 16+a22a+1=4+a26a+916+a^2-2a+1=4+a^2-6a+9 172a=136a    4a=4    a=1.17-2a=13-6a \iff 4a=-4 \iff a=-1.

Prin urmare,

a=1.\boxed{a=-1}.
  1. Măsurile unghiurilor A,B,CA,B,C sunt termeni consecutivi ai unei progresii aritmetice. Există un număr real rr astfel încât
A=Br,C=B+r.A=B-r,\qquad C=B+r.

În orice triunghi,

A+B+C=π.A+B+C=\pi.

Deci

(Br)+B+(B+r)=π    3B=π    B=π3.(B-r)+B+(B+r)=\pi \iff 3B=\pi \iff B=\frac{\pi}{3}.

Așadar măsura unghiului BB este

π3.\boxed{\frac{\pi}{3}}.

SUBIECTUL al II-lea

  1. Pentru x(0,+)x\in(0,+\infty),
A(x)=(101+lnx0x0001).A(x)= \begin{pmatrix} 1&0&1+\ln x\\ 0&x&0\\ 0&0&1 \end{pmatrix}.
  • a) Pentru x=1x=1, avem ln1=0\ln 1=0, deci
A(1)=(101010001).A(1)= \begin{pmatrix} 1&0&1\\ 0&1&0\\ 0&0&1 \end{pmatrix}.

Matricea este triunghiulară superior, deci determinantul este produsul elementelor de pe diagonala principală:

det(A(1))=111=1.\det(A(1))=1\cdot 1\cdot 1=\boxed{1}.
  • b) Pentru x,y(0,+)x,y\in(0,+\infty), calculăm:
A(x)A(y)=(101+lnx0x0001)(101+lny0y0001)=(102+lnx+lny0xy0001).A(x)A(y)= \begin{pmatrix} 1&0&1+\ln x\\ 0&x&0\\ 0&0&1 \end{pmatrix} \begin{pmatrix} 1&0&1+\ln y\\ 0&y&0\\ 0&0&1 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 1&0&2+\ln x+\ln y\\ 0&xy&0\\ 0&0&1 \end{pmatrix}.

Similar,

A(y)A(x)=(102+lny+lnx0yx0001).A(y)A(x)= \begin{pmatrix} 1&0&2+\ln y+\ln x\\ 0&yx&0\\ 0&0&1 \end{pmatrix}.

Cum xy=yxxy=yx și lnx+lny=lny+lnx\ln x+\ln y=\ln y+\ln x, rezultă

A(x)A(y)=A(y)A(x).\boxed{A(x)A(y)=A(y)A(x)}.
  • c) Din calculul de la punctul b), pentru un produs de astfel de matrice, elementul de pe poziția (2,2)(2,2) este produsul parametrilor, iar elementul de pe poziția (1,3)(1,3) este suma termenilor 1+lnx1+\ln x.

Pentru

A(13)A(12)A(1)A(2)A(3),A\left(\frac13\right)A\left(\frac12\right)A(1)A(2)A(3),

elementul de pe poziția (2,2)(2,2) este

1312123=1.\frac13\cdot\frac12\cdot 1\cdot 2\cdot 3=1.

Elementul de pe poziția (1,3)(1,3) este

(1+ln13)+(1+ln12)+(1+ln1)+(1+ln2)+(1+ln3).\left(1+\ln\frac13\right)+\left(1+\ln\frac12\right)+(1+\ln 1)+(1+\ln 2)+(1+\ln 3). =5+ln(1312123)=5+ln1=5.=5+\ln\left(\frac13\cdot\frac12\cdot 1\cdot 2\cdot 3\right)=5+\ln 1=5.

Prin urmare

A(13)A(12)A(1)A(2)A(3)=(105010001),A\left(\frac13\right)A\left(\frac12\right)A(1)A(2)A(3)= \begin{pmatrix} 1&0&5\\ 0&1&0\\ 0&0&1 \end{pmatrix},

deci

n=5.\boxed{n=5}.
  1. Legea de compoziție este
xy=xy4(x+y)+a.x*y=xy-4(x+y)+a.
  • a) Pentru a=10a=10,
12=124(1+2)+10=212+10=0.1*2=1\cdot 2-4(1+2)+10=2-12+10=0.

Deci

12=0.\boxed{1*2=0}.
  • b) Pentru a=20a=20, verificăm dacă e=5e=5 este element neutru. Pentru orice xRx\in\mathbb{R},
x5=5x4(x+5)+20=5x4x20+20=x,x*5=5x-4(x+5)+20=5x-4x-20+20=x,

iar

5x=5x4(5+x)+20=5x204x+20=x.5*x=5x-4(5+x)+20=5x-20-4x+20=x.

Așadar 55 este element neutru:

e=5.\boxed{e=5}.
  • c) Trebuie să demonstrăm că, pentru a[20,+)a\in[20,+\infty), dacă x,yH=[4,+)x,y\in H=[4,+\infty), atunci xyHx*y\in H.

Pentru x,y4x,y\ge 4,

xy=xy4x4y+a=(x4)(y4)+a16.x*y=xy-4x-4y+a=(x-4)(y-4)+a-16.

Cum x40x-4\ge 0, y40y-4\ge 0 și a20a\ge 20, avem

(x4)(y4)0,a164.(x-4)(y-4)\ge 0,\qquad a-16\ge 4.

Deci

xy=(x4)(y4)+a164.x*y=(x-4)(y-4)+a-16\ge 4.

Prin urmare xy[4,+)=Hx*y\in[4,+\infty)=H, deci HH este parte stabilă în raport cu legea *.

SUBIECTUL al III-lea

  1. Se consideră
f:R(0,+),f(x)=6x3x+2x.f:\mathbb{R}\to(0,+\infty),\qquad f(x)=6^x-3^x+2^x.
  • a) Derivăm:
f(x)=6xln63xln3+2xln2.f'(x)=6^x\ln 6-3^x\ln 3+2^x\ln 2.

Pentru x=0x=0,

f(0)=ln6ln3+ln2=ln623=ln4.f'(0)=\ln 6-\ln 3+\ln 2=\ln\frac{6\cdot 2}{3}=\ln 4.

Deci

f(0)=ln4.\boxed{f'(0)=\ln 4}.
  • b) Punctul de tangență are abscisa 00, deci ordonata este
f(0)=6030+20=11+1=1.f(0)=6^0-3^0+2^0=1-1+1=1.

Ecuația tangentei în x=0x=0 este

y=f(0)+f(0)(x0)=1+xln4.y=f(0)+f'(0)(x-0)=1+x\ln 4.

Punctul A(a,ln(16e))A(a,\ln(16e)) aparține acestei tangente dacă

ln(16e)=1+aln4.\ln(16e)=1+a\ln 4.

Cum

ln(16e)=ln16+lne=ln16+1,\ln(16e)=\ln 16+\ln e=\ln 16+1,

obținem

1+ln16=1+aln4    a=ln16ln4=2.1+\ln 16=1+a\ln 4 \iff a=\frac{\ln 16}{\ln 4}=2.

Prin urmare,

a=2.\boxed{a=2}.
  • c) Calculăm
limx0ln(f(x))x.\lim_{x\to 0}\frac{\ln(f(x))}{x}.

Avem f(0)=1f(0)=1, deci ln(f(0))=0\ln(f(0))=0. Aplicând regula lui l’Hospital:

limx0ln(f(x))x=limx0f(x)f(x)=f(0)f(0)=ln41=ln4.\lim_{x\to 0}\frac{\ln(f(x))}{x} = \lim_{x\to 0}\frac{f'(x)}{f(x)} = \frac{f'(0)}{f(0)} = \frac{\ln 4}{1} = \boxed{\ln 4}.
  1. Se consideră
f:RR,f(x)=12xx2+32x2+3.f:\mathbb{R}\to\mathbb{R},\qquad f(x)=1-\frac{2x}{x^2+3}-\frac{2}{x^2+3}.

Observăm că

f(x)=x2+32x2x2+3=x22x+1x2+3=(x1)2x2+3.f(x)=\frac{x^2+3-2x-2}{x^2+3} = \frac{x^2-2x+1}{x^2+3} = \frac{(x-1)^2}{x^2+3}.
  • a) Din forma simplificată,
(x2+3)f(x)=(x1)2.(x^2+3)f(x)=(x-1)^2.

Atunci

12(x2+3)f(x)dx=12(x1)2dx=(x1)3312=130=13.\int_1^2 (x^2+3)f(x)\,dx = \int_1^2 (x-1)^2\,dx = \left.\frac{(x-1)^3}{3}\right|_1^2 = \frac{1}{3}-0 = \boxed{\frac{1}{3}}.
  • b) Folosim forma inițială:
01f(x)dx=01(12xx2+32x2+3)dx.\int_0^1 f(x)\,dx = \int_0^1\left(1-\frac{2x}{x^2+3}-\frac{2}{x^2+3}\right)\,dx.

Calculăm pe rând:

011dx=1,\int_0^1 1\,dx=1, 012xx2+3dx=ln(x2+3)01=ln4ln3=ln43,\int_0^1\frac{2x}{x^2+3}\,dx = \left.\ln(x^2+3)\right|_0^1 = \ln 4-\ln 3 = \ln\frac{4}{3},

iar

012x2+3dx=23arctanx301=23π6=π33=π39.\int_0^1\frac{2}{x^2+3}\,dx = \frac{2}{\sqrt3}\left.\arctan\frac{x}{\sqrt3}\right|_0^1 = \frac{2}{\sqrt3}\cdot\frac{\pi}{6} = \frac{\pi}{3\sqrt3} = \frac{\pi\sqrt3}{9}.

Prin urmare,

01f(x)dx=1ln43π39.\int_0^1 f(x)\,dx = 1-\ln\frac{4}{3}-\frac{\pi\sqrt3}{9}.

Deci

01f(x)dx=1ln43π39.\boxed{\int_0^1 f(x)\,dx=1-\ln\frac{4}{3}-\frac{\pi\sqrt3}{9}}.
  • c) Pentru x[0,1]x\in[0,1],
f(x)=(x1)2x2+30.f(x)=\frac{(x-1)^2}{x^2+3}\ge 0.

Mai arătăm că f(x)13f(x)\le \frac13. Pentru x[0,1]x\in[0,1],

(x1)2x2+313    3(x1)2x2+3\frac{(x-1)^2}{x^2+3}\le \frac13 \iff 3(x-1)^2\le x^2+3     3x26x+3x2+3    2x26x0    2x(x3)0.\iff 3x^2-6x+3\le x^2+3 \iff 2x^2-6x\le 0 \iff 2x(x-3)\le 0.

Ultima inegalitate este adevărată pentru x[0,1]x\in[0,1]. Deci

0f(x)13,x[0,1].0\le f(x)\le \frac13,\qquad x\in[0,1].

În notația subiectului, fn(x)=(f(x))nf^n(x)=(f(x))^n. Pentru nNn\in\mathbb{N}^*,

0fn(x)(13)n,x[0,1].0\le f^n(x)\le \left(\frac13\right)^n,\qquad x\in[0,1].

Integrând pe [0,1][0,1], obținem

0In=01fn(x)dx01(13)ndx=(13)n.0\le I_n=\int_0^1 f^n(x)\,dx\le \int_0^1\left(\frac13\right)^n\,dx=\left(\frac13\right)^n.

Cum

limn+(13)n=0,\lim_{n\to+\infty}\left(\frac13\right)^n=0,

din teorema cleștelui rezultă

limn+In=0.\boxed{\lim_{n\to+\infty} I_n=0}.

Autoevaluare pentru punctaj maxim

  • Toate cele 6 itemuri de la SUBIECTUL I sunt rezolvate în ordine, cu verificări unde este necesar.
  • La SUBIECTUL al II-lea sunt calculate determinantul, produsele de matrice și condiția de stabilitate pentru legea de compoziție.
  • La SUBIECTUL al III-lea sunt justificate derivata, tangenta, limita, integralele și estimarea pentru șirul InI_n.
  • Formulele ambigue din conversia PDF au fost verificate după imaginea subiectului: x3+2x3\sqrt[3]{x^3+2x}, 6x3x+2x6^x-3^x+2^x, respectiv 12xx2+32x2+31-\frac{2x}{x^2+3}-\frac{2}{x^2+3}.
  • Calculele finale și condițiile de domeniu folosite sunt consecvente cu cerințele pentru punctaj maxim.