BacPath
Soluții · Profil Real

Soluții BAC Mate-info 2021 · Iunie–Iulie

Varianta 02

Vrei să încerci subiectul mai întâi? ← Înapoi la subiect

SUBIECTUL I

  1. Avem i2=−1i^2=-1. Calculăm:
(1+i)2−2(1+i)+2=1+2i+i2−2−2i+2.(1+i)^2-2(1+i)+2=1+2i+i^2-2-2i+2.

Cum i2=−1i^2=-1, rezultă

1+2i−1−2−2i+2=0.1+2i-1-2-2i+2=0.

Deci (1+i)2−2(1+i)+2=0(1+i)^2-2(1+i)+2=0.

  1. Punctul M(1,2)M(1,2) aparține graficului funcției f(x)=x2+ax−5f(x)=x^2+ax-5, deci f(1)=2f(1)=2.
12+a⋅1−5=2⟺a−4=2⟺a=6.1^2+a\cdot 1-5=2 \Longleftrightarrow a-4=2 \Longleftrightarrow a=6.

Prin urmare, a=6a=6.

  1. Ecuația este
log⁡4(x2+1)=log⁡4x+log⁡4(x+1).\log_4(x^2+1)=\log_4 x+\log_4(x+1).

Condițiile de existență sunt x>0x>0 și x+1>0x+1>0, deci x>0x>0. Folosind proprietatea logaritmilor,

log⁡4x+log⁡4(x+1)=log⁡4(x(x+1)).\log_4 x+\log_4(x+1)=\log_4\bigl(x(x+1)\bigr).

Baza 4>04>0, 4≠14\ne 1, deci funcția logaritmică este injectivă:

x2+1=x(x+1)=x2+x.x^2+1=x(x+1)=x^2+x.

Rezultă x=1x=1, care respectă x>0x>0. Soluția este

x=1.\boxed{x=1}.
  1. Numerele naturale de două cifre sunt de la 1010 la 9999, deci sunt 9090 numere. Un număr divizibil cu 22 și cu 55 este divizibil cu 1010.

Multiplii de 1010 cu două cifre sunt:

10,20,30,40,50,60,70,80,90,10,20,30,40,50,60,70,80,90,

adică 99 numere. Probabilitatea cerută este

P=990=110.P=\frac{9}{90}=\frac{1}{10}.
  1. Punctele sunt M(3,4)M(3,4), N(0,1)N(0,1), P(3,0)P(3,0). Panta dreptei MNMN este
mMN=4−13−0=1.m_{MN}=\frac{4-1}{3-0}=1.

Dreapta dd este paralelă cu MNMN, deci are aceeași pantă m=1m=1, și trece prin P(3,0)P(3,0). Ecuația ei este

y−0=1(x−3),y-0=1(x-3),

deci

d: y=x−3.\boxed{d:\ y=x-3}.
  1. Triunghiul ABCABC este dreptunghic în CC, deci unghiurile ascuțite sunt complementare:
A+B=90∘.A+B=90^\circ.

Atunci

tg⁡B=tg⁡(90∘−A)=ctg⁡A=1tg⁡A.\operatorname{tg} B=\operatorname{tg}(90^\circ-A)=\operatorname{ctg} A=\frac{1}{\operatorname{tg} A}.

Cum AA este unghi ascuțit, tg⁡A≠0\operatorname{tg} A\ne 0, deci relația este bine definită.

SUBIECTUL al II-lea

  1. Se consideră
A(a)=(a+20−a0203a02−3a).A(a)= \begin{pmatrix} a+2 & 0 & -a\\ 0 & 2 & 0\\ 3a & 0 & 2-3a \end{pmatrix}.
  • a) Pentru a=0a=0,
A(0)=(200020002)=2I3.A(0)= \begin{pmatrix} 2 & 0 & 0\\ 0 & 2 & 0\\ 0 & 0 & 2 \end{pmatrix}=2I_3.

Prin urmare,

det⁡A(0)=2⋅2⋅2=8.\det A(0)=2\cdot 2\cdot 2=8.
  • b) Avem
A(a)−2I3=(a0−a0003a0−3a)=a(10−100030−3).A(a)-2I_3= \begin{pmatrix} a & 0 & -a\\ 0 & 0 & 0\\ 3a & 0 & -3a \end{pmatrix} =a \begin{pmatrix} 1 & 0 & -1\\ 0 & 0 & 0\\ 3 & 0 & -3 \end{pmatrix}.

Din condiția aB=A(a)−2I3aB=A(a)-2I_3, pentru orice a∈Ra\in\mathbb R, rezultă

B=(10−100030−3).\boxed{ B= \begin{pmatrix} 1 & 0 & -1\\ 0 & 0 & 0\\ 3 & 0 & -3 \end{pmatrix} }.

Pentru a=0a=0, egalitatea devine 0=00=0, deci nu apare nicio contradicție.

  • c) Calculăm determinantul lui A(a)A(a) dezvoltând după linia a doua:
det⁡A(a)=2⋅∣a+2−a3a2−3a∣.\det A(a)=2\cdot \begin{vmatrix} a+2 & -a\\ 3a & 2-3a \end{vmatrix}.

Astfel,

det⁡A(a)=2((a+2)(2−3a)−(−a)⋅3a).\det A(a)=2\bigl((a+2)(2-3a)-(-a)\cdot 3a\bigr). det⁡A(a)=2((a+2)(2−3a)+3a2)=2(4−4a)=8(1−a).\det A(a)=2\bigl((a+2)(2-3a)+3a^2\bigr) =2(4-4a)=8(1-a).

Atunci

det⁡(A(n)⋅A(−n))=det⁡A(n)⋅det⁡A(−n).\det\bigl(A(n)\cdot A(-n)\bigr)=\det A(n)\cdot \det A(-n). det⁡(A(n)⋅A(−n))=8(1−n)⋅8(1+n)=64(1−n2).\det\bigl(A(n)\cdot A(-n)\bigr)=8(1-n)\cdot 8(1+n)=64(1-n^2).

Condiția cerută este

64(1−n2)>0⟺1−n2>0⟺−1<n<1.64(1-n^2)>0 \Longleftrightarrow 1-n^2>0 \Longleftrightarrow -1<n<1.

Pentru n∈Nn\in\mathbb N, rezultă

n=0.\boxed{n=0}.

În notația folosită la BAC, N\mathbb N conține și numărul 00, iar pentru excluderea lui se folosește N∗\mathbb N^*.

  1. Legea de compoziție este
x∗y=x+y+∣x−y∣2.x*y=\frac{x+y+|x-y|}{2}.
  • a) Calculăm direct:
2∗0=2+0+∣2−0∣2=2+22=2.2*0=\frac{2+0+|2-0|}{2}=\frac{2+2}{2}=2.
  • b) Dacă a≤ba\le b, atunci ∣a−b∣=b−a|a-b|=b-a. Prin urmare,
a∗b=a+b+∣a−b∣2=a+b+b−a2=2b2=b.a*b=\frac{a+b+|a-b|}{2} =\frac{a+b+b-a}{2} =\frac{2b}{2}=b.

Deci, pentru a≤ba\le b, avem a∗b=ba*b=b.

  • c) Din punctul b) și din simetria formulei rezultă că x∗y=max⁡(x,y)x*y=\max(x,y), pentru orice x,y∈Rx,y\in\mathbb R: dacă x≤yx\le y, atunci x∗y=yx*y=y, iar dacă y≤xy\le x, atunci x∗y=xx*y=x. Deoarece legea este asociativă,
(2x)∗(x2+1)∗(−2x)=max⁡(2x,x2+1,−2x).(2x)*(x^2+1)*(-2x)=\max(2x,x^2+1,-2x).

Observăm că

x2+1−2∣x∣=(∣x∣−1)2≥0,x^2+1-2|x|=(|x|-1)^2\ge 0,

deci x2+1≥2∣x∣x^2+1\ge 2|x|. În particular,

x2+1≥2xșix2+1≥−2x.x^2+1\ge 2x \quad \text{și} \quad x^2+1\ge -2x.

Astfel,

max⁡(2x,x2+1,−2x)=x2+1.\max(2x,x^2+1,-2x)=x^2+1.

Ecuația devine

x2+1=10⟺x2=9⟺x∈{−3,3}.x^2+1=10 \Longleftrightarrow x^2=9 \Longleftrightarrow x\in\{-3,3\}.

Soluțiile sunt

x∈{−3,3}.\boxed{x\in\{-3,3\}}.

SUBIECTUL al III-lea

  1. Se consideră funcția
f:R→R,f(x)=x−x2+3.f:\mathbb R\to\mathbb R,\qquad f(x)=x-\sqrt{x^2+3}.
  • a) Funcția este derivabilă pe R\mathbb R, deoarece x2+3>0x^2+3>0 pentru orice x∈Rx\in\mathbb R. Avem
f′(x)=1−2x2x2+3=1−xx2+3.f'(x)=1-\frac{2x}{2\sqrt{x^2+3}} =1-\frac{x}{\sqrt{x^2+3}}.

Prin urmare,

f′(x)=x2+3−xx2+3,x∈R.\boxed{f'(x)=\frac{\sqrt{x^2+3}-x}{\sqrt{x^2+3}}},\qquad x\in\mathbb R.
  • b) Pentru x→+∞x\to +\infty,
f(x)=x−x2+3=x2−(x2+3)x+x2+3=−3x+x2+3.f(x)=x-\sqrt{x^2+3} =\frac{x^2-(x^2+3)}{x+\sqrt{x^2+3}} =\frac{-3}{x+\sqrt{x^2+3}}.

Cum x+x2+3→+∞x+\sqrt{x^2+3}\to +\infty, rezultă

lim⁡x→+∞f(x)=0.\lim_{x\to+\infty} f(x)=0.

Asimptota orizontală spre +∞+\infty este

y=0.\boxed{y=0}.
  • c) Determinăm imaginea funcției ff. Din formula derivatei,
f′(x)=x2+3−xx2+3.f'(x)=\frac{\sqrt{x^2+3}-x}{\sqrt{x^2+3}}.

Deoarece x2+3>∣x∣\sqrt{x^2+3}>|x|, rezultă x2+3−x>0\sqrt{x^2+3}-x>0, deci

f′(x)>0,∀x∈R.f'(x)>0,\quad \forall x\in\mathbb R.

Funcția este strict crescătoare pe R\mathbb R.

Limitele la capetele domeniului sunt:

lim⁡x→+∞f(x)=0,\lim_{x\to+\infty} f(x)=0,

iar

lim⁡x→−∞(x−x2+3)=−∞,\lim_{x\to-\infty}\left(x-\sqrt{x^2+3}\right)=-\infty,

deoarece, pentru x=−tx=-t și t→+∞t\to+\infty, avem

f(−t)=−t−t2+3→−∞.f(-t)=-t-\sqrt{t^2+3}\to-\infty.

În plus, f(x)=x−x2+3<0f(x)=x-\sqrt{x^2+3}<0, pentru orice x∈Rx\in\mathbb R, deoarece x2+3>x\sqrt{x^2+3}>x.

Prin urmare, imaginea funcției este

f(R)=(−∞,0).f(\mathbb R)=(-\infty,0).

Ecuația f(x)=af(x)=a are soluție dacă și numai dacă

a∈(−∞,0).\boxed{a\in(-\infty,0)}.
  1. Se consideră funcția
f:R→R,f(x)=xx2+x+3.f:\mathbb R\to\mathbb R,\qquad f(x)=\frac{x}{x^2+x+3}.

Observăm că x2+x+3=(x+12)2+114>0x^2+x+3=\left(x+\frac12\right)^2+\frac{11}{4}>0, deci funcția este definită pe R\mathbb R.

  • a) Avem
(x2+x+3)f(x)=(x2+x+3)⋅xx2+x+3=x.(x^2+x+3)f(x)=(x^2+x+3)\cdot \frac{x}{x^2+x+3}=x.

Astfel,

∫02(x2+x+3)f(x) dx=∫02x dx=x22∣02=2.\int_0^2 (x^2+x+3)f(x)\,dx=\int_0^2 x\,dx =\left.\frac{x^2}{2}\right|_0^2=2.
  • b) Pentru x>0x>0,
g(x)=2x+1x⋅f(x)=2x+1x⋅xx2+x+3=2x+1x2+x+3.g(x)=\frac{2x+1}{x}\cdot f(x) =\frac{2x+1}{x}\cdot \frac{x}{x^2+x+3} =\frac{2x+1}{x^2+x+3}.

Cum (x2+x+3)′=2x+1(x^2+x+3)'=2x+1, avem

∫12g(x) dx=∫122x+1x2+x+3 dx=ln⁡(x2+x+3)∣12.\int_1^2 g(x)\,dx =\int_1^2 \frac{2x+1}{x^2+x+3}\,dx =\left.\ln(x^2+x+3)\right|_1^2.

Calculăm:

x2+x+3∣x=2=4+2+3=9,x^2+x+3\big|_{x=2}=4+2+3=9, x2+x+3∣x=1=1+1+3=5.x^2+x+3\big|_{x=1}=1+1+3=5.

Deci

∫12g(x) dx=ln⁡9−ln⁡5=ln⁡95.\int_1^2 g(x)\,dx=\ln 9-\ln 5=\ln\frac95.
  • c) Fie 0≤a<b0\le a<b și
In=∫abfn(x) dx,n∈N∗,I_n=\int_a^b f^n(x)\,dx,\qquad n\in\mathbb N^*,

unde fn(x)=(f(x))nf^n(x)=(f(x))^n. Pentru x∈[a,b]⊂[0,+∞)x\in[a,b]\subset[0,+\infty),

0≤f(x)=xx2+x+3<1,0\le f(x)=\frac{x}{x^2+x+3}<1,

deoarece x≥0x\ge 0 și x2+x+3>xx^2+x+3>x.

Funcția ff este continuă pe intervalul compact [a,b][a,b], deci își atinge maximul. Notăm

q=max⁡x∈[a,b]f(x).q=\max_{x\in[a,b]} f(x).

Din f(x)<1f(x)<1 pentru orice x∈[a,b]x\in[a,b], rezultă 0≤q<10\le q<1. Atunci, pentru orice n∈N∗n\in\mathbb N^*,

0≤fn(x)≤qn,x∈[a,b].0\le f^n(x)\le q^n,\qquad x\in[a,b].

Integrând,

0≤In=∫abfn(x) dx≤∫abqn dx=(b−a)qn.0\le I_n=\int_a^b f^n(x)\,dx\le \int_a^b q^n\,dx=(b-a)q^n.

Cum 0≤q<10\le q<1, avem qn→0q^n\to 0, deci (b−a)qn→0(b-a)q^n\to 0. Prin teorema cleștelui,

lim⁡n→+∞In=0.\boxed{\lim_{n\to+\infty} I_n=0}.

Autoevaluare pentru punctaj maxim

  • Toate cele 6 cerințe din SUBIECTUL I sunt rezolvate în ordine, cu domenii și verificări unde sunt necesare.
  • SUBIECTUL al II-lea include calculul determinantului, determinarea matricei BB, condiția pentru nn, verificarea legii de compoziție și rezolvarea ecuației cu operația ∗*.
  • SUBIECTUL al III-lea include derivarea corectă, asimptota orizontală, imaginea funcției, integralele cerute și demonstrația limitei prin majorare uniformă.
  • Rezultatele finale au fost simplificate și condițiile de existență au fost menționate.