BacPath
Soluții · Profil Real

Soluții BAC Mate-info 2021 · Sesiunea specială

Varianta 07

Vrei să încerci subiectul mai întâi? ← Înapoi la subiect

SUBIECTUL I

  1. Avem
z=(2+3i)(23i)(93i)=(22+32)9+3i=139+3i=4+3i.z=(2+3i)(2-3i)-(9-3i)=\left(2^2+3^2\right)-9+3i=13-9+3i=4+3i.

Prin urmare,

z=42+32=25=5.|z|=\sqrt{4^2+3^2}=\sqrt{25}=5.
  1. Calculăm compunerea în punctul 22:
f(2)=22=0,(gf)(2)=g(0)=50+20=20.f(2)=2-2=0,\qquad (g\circ f)(2)=g(0)=5\cdot 0+20=20.
  1. Ecuația este
4x5=116=42.4^{x-5}=\frac1{16}=4^{-2}.

Cum bazele sunt egale și 4>0, 414>0,\ 4\ne 1, rezultă

x5=2x=3.x-5=-2 \quad\Longrightarrow\quad x=3.
  1. Sunt 900900 numere naturale de trei cifre, de la 100100 la 999999.

Pentru ca produsul cifrelor să fie 88, toate cifrele sunt nenule. Tripletele de cifre cu produsul 88 sunt permutările lui

(1,1,8),(1,2,4),(2,2,2).(1,1,8),\quad (1,2,4),\quad (2,2,2).

Numărul cazurilor favorabile este

3+6+1=10.3+6+1=10.

Probabilitatea cerută este

P=10900=190.P=\frac{10}{900}=\frac1{90}.
  1. Notăm BA=u\vec{BA}=\vec u, BC=v\vec{BC}=\vec v, unde u=4|\vec u|=4, v=6|\vec v|=6 și (u,v)=120\angle(\vec u,\vec v)=120^\circ. Dacă BB este originea, atunci
A=u,D=u+v,M=u+v2.A=\vec u,\qquad D=\vec u+\vec v,\qquad M=\frac{\vec u+\vec v}{2}.

Deci

AM=MA=vu2.\vec{AM}=M-A=\frac{\vec v-\vec u}{2}.

Prin urmare,

vu2=v2+u22uvcos120=36+1648(12)=76.|\vec v-\vec u|^2=|\vec v|^2+|\vec u|^2-2|\vec u||\vec v|\cos120^\circ =36+16-48\cdot\left(-\frac12\right)=76.

Rezultă

AM=762=19.|\vec{AM}|=\frac{\sqrt{76}}2=\sqrt{19}.
  1. Verificăm mai întâi că triunghiul este dreptunghic:
122+162=144+256=400=202.12^2+16^2=144+256=400=20^2.

Deci triunghiul este dreptunghic în AA. Aria sa este

Δ=12162=96,\Delta=\frac{12\cdot16}{2}=96,

iar semiperimetrul este

s=12+16+202=24.s=\frac{12+16+20}{2}=24.

Raza cercului înscris este

r=Δs=9624=4.r=\frac{\Delta}{s}=\frac{96}{24}=4.

Pentru un triunghi dreptunghic, raza cercului circumscris este jumătate din ipotenuză:

R=202=10.R=\frac{20}{2}=10.

Astfel,

rR=410=25.\frac rR=\frac4{10}=\frac25.

SUBIECTUL al II-lea

  1. Se consideră
A(a)=(a122132a121).A(a)= \begin{pmatrix} a&1&-2\\ 2&1&3\\ 2a-1&2&1 \end{pmatrix}.
  • a) Pentru a=4a=4,
A(4)=(412213721).A(4)= \begin{pmatrix} 4&1&-2\\ 2&1&3\\ 7&2&1 \end{pmatrix}.

Calculăm determinantul:

detA(4)=4(1132)1(2137)2(2217).\det A(4) =4(1\cdot1-3\cdot2)-1(2\cdot1-3\cdot7)-2(2\cdot2-1\cdot7). detA(4)=4(16)(221)2(47)=20+19+6=5.\det A(4)=4(1-6)-(2-21)-2(4-7)=-20+19+6=5.
  • b) Calculăm determinantul pentru aRa\in\mathbb R:
detA(a)=a(1132)1(213(2a1))2(221(2a1)).\det A(a)= a(1\cdot1-3\cdot2)-1(2\cdot1-3(2a-1))-2(2\cdot2-1(2a-1)). detA(a)=5a(26a+3)2(42a+1)=5a15=5(a3).\det A(a)=-5a-(2-6a+3)-2(4-2a+1)=5a-15=5(a-3).

Matricea nu este inversabilă dacă și numai dacă determinantul este nul:

5(a3)=0a=3.5(a-3)=0 \quad\Longrightarrow\quad a=3.
  • c) Pentru a=3a=3, sistemul devine
{3x+y2z=2,2x+y+3z=1,5x+2y+z=3.\begin{cases} 3x+y-2z=2,\\ 2x+y+3z=1,\\ 5x+2y+z=3. \end{cases}

Scăzând a doua ecuație din prima, obținem

x5z=1x=1+5z.x-5z=1 \quad\Longrightarrow\quad x=1+5z.

Din a doua ecuație:

2(1+5z)+y+3z=1y=113z.2(1+5z)+y+3z=1 \quad\Longrightarrow\quad y=-1-13z.

A treia ecuație este verificată pentru orice zz, deci soluțiile sistemului sunt

(x,y,z)=(1+5z,113z,z),zR.(x,y,z)=(1+5z,\,-1-13z,\,z),\qquad z\in\mathbb R.

Impunem condiția z2=x+yz^2=x+y:

z2=(1+5z)+(113z)=8z.z^2=(1+5z)+(-1-13z)=-8z.

Deci

z2+8z=0z(z+8)=0,z^2+8z=0 \quad\Longrightarrow\quad z(z+8)=0,

de unde z=0z=0 sau z=8z=-8. Soluțiile cerute sunt

(x0,y0,z0)=(1,1,0)(x_0,y_0,z_0)=(1,-1,0)

și

(x0,y0,z0)=(39,103,8).(x_0,y_0,z_0)=(-39,103,-8).
  1. Pe G=(1,+)G=(1,+\infty), legea este
xy=xlog3y.x*y=\sqrt{x^{\log_3 y}}.
  • a) Deoarece log33=1\log_3 3=1, avem
43=4log33=4=2.4*3=\sqrt{4^{\log_3 3}}=\sqrt4=2.
  • b) Pentru orice xGx\in G,
x9=xlog39=x2=x,x*9=\sqrt{x^{\log_3 9}}=\sqrt{x^2}=x,

deoarece x>1x>1. De asemenea,

9x=9log3x=(32)log3x=(3log3x)2=x2=x.9*x=\sqrt{9^{\log_3 x}} =\sqrt{(3^2)^{\log_3 x}} =\sqrt{(3^{\log_3 x})^2} =\sqrt{x^2}=x.

Așadar 99 este element neutru pentru legea *.

  • c) Dacă xx este egal cu simetricul său, atunci
xx=e=9.x*x=e=9.

Prin urmare,

xlog3x=9.\sqrt{x^{\log_3 x}}=9.

Notăm t=log3xt=\log_3 x. Deoarece x(1,+)x\in(1,+\infty), avem t>0t>0, iar x=3tx=3^t. Ecuația devine

(3t)t=93t2/2=32.\sqrt{(3^t)^t}=9 \quad\Longleftrightarrow\quad 3^{t^2/2}=3^2.

Rezultă

t22=2t2=4.\frac{t^2}{2}=2 \quad\Longrightarrow\quad t^2=4.

Cum t>0t>0, avem t=2t=2, deci

x=32=9.x=3^2=9.

SUBIECTUL al III-lea

  1. Se consideră
f(x)=(x29)(x24)+3,xR.f(x)=(x^2-9)(x^2-4)+3,\qquad x\in\mathbb R.
  • a) Derivăm folosind regula produsului:
f(x)=2x(x24)+(x29)2x.f'(x)=2x(x^2-4)+(x^2-9)2x.

Astfel,

f(x)=2x[(x24)+(x29)]=2x(2x213),xR.f'(x)=2x\left[(x^2-4)+(x^2-9)\right] =2x(2x^2-13),\qquad x\in\mathbb R.
  • b) Avem
f(x)3=(x29)(x24)=(x3)(x+3)(x24).f(x)-3=(x^2-9)(x^2-4)=(x-3)(x+3)(x^2-4).

Atunci

limx3sin(x3)f(x)3=limx3sin(x3)(x3)(x+3)(x24).\lim_{x\to3}\frac{\sin(x-3)}{f(x)-3} =\lim_{x\to3} \frac{\sin(x-3)}{(x-3)(x+3)(x^2-4)}.

Scriem

sin(x3)(x3)(x+3)(x24)=sin(x3)x31(x+3)(x24).\frac{\sin(x-3)}{(x-3)(x+3)(x^2-4)} =\frac{\sin(x-3)}{x-3}\cdot\frac1{(x+3)(x^2-4)}.

Prin urmare,

limx3sin(x3)f(x)3=1165=130.\lim_{x\to3}\frac{\sin(x-3)}{f(x)-3} =1\cdot\frac1{6\cdot5} =\frac1{30}.
  • c) Ecuația f(x)=mf(x)=m este
(x29)(x24)+3=m.(x^2-9)(x^2-4)+3=m.

Dezvoltând,

x413x2+39=m.x^4-13x^2+39=m.

Notăm t=x2t=x^2, unde t0t\ge 0. Ecuația devine

t213t+39=m.t^2-13t+39=m.

Considerăm funcția

h(t)=t213t+39,t0.h(t)=t^2-13t+39,\qquad t\ge0.

Vârful parabolei este la

t0=132,t_0=\frac{13}{2},

iar valoarea minimă este

h(132)=16941692+39=134.h\left(\frac{13}{2}\right)=\frac{169}{4}-\frac{169}{2}+39=-\frac{13}{4}.

De asemenea,

h(0)=39.h(0)=39.

Pentru ca ecuația în xx să aibă exact patru soluții reale, ecuația în t0t\ge0 trebuie să aibă exact două soluții distincte pozitive, fiecare dând câte două valori pentru xx. Acest lucru se întâmplă exact când dreapta y=my=m intersectează parabola pe ramura cu t0t\ge0 în două puncte pozitive:

134<m<39.-\frac{13}{4}<m<39.

Pentru m=134m=-\frac{13}{4} există o singură valoare pozitivă a lui tt, iar pentru m=39m=39 apare și t=0t=0, care dă o singură soluție x=0x=0, deci capetele nu se includ.

Răspuns:

m(134,39).m\in\left(-\frac{13}{4},\,39\right).
  1. Se consideră
f(x)=2xarctgx,xR.f(x)=2x\arctg x,\qquad x\in\mathbb R.
  • a) Pe intervalul [1,2][1,2], arctgx0\arctg x\ne0, deci
12f(x)arctgxdx=122xarctgxarctgxdx=122xdx.\int_1^2\frac{f(x)}{\arctg x}\,dx =\int_1^2\frac{2x\arctg x}{\arctg x}\,dx =\int_1^2 2x\,dx.

Astfel,

122xdx=x212=41=3.\int_1^2 2x\,dx=\left.x^2\right|_1^2=4-1=3.
  • b) Calculăm
03f(x)dx=032xarctgxdx.\int_0^3 f(x)\,dx=\int_0^3 2x\arctg x\,dx.

Integrăm prin părți:

u=arctgx,dv=2xdx,u=\arctg x,\qquad dv=2x\,dx, du=11+x2dx,v=x2.du=\frac{1}{1+x^2}\,dx,\qquad v=x^2.

Rezultă

2xarctgxdx=x2arctgxx21+x2dx.\int 2x\arctg x\,dx=x^2\arctg x-\int\frac{x^2}{1+x^2}\,dx.

Dar

x21+x2=111+x2,\frac{x^2}{1+x^2}=1-\frac1{1+x^2},

deci

2xarctgxdx=x2arctgxx+arctgx=(x2+1)arctgxx.\int 2x\arctg x\,dx=x^2\arctg x-x+\arctg x=(x^2+1)\arctg x-x.

Prin urmare,

03f(x)dx=[(x2+1)arctgxx]03=10arctg33.\int_0^3 f(x)\,dx=\left[(x^2+1)\arctg x-x\right]_0^3 =10\arctg 3-3.

Condiția din enunț este

10arctg33=πa3.10\arctg 3-3=\frac{\pi}{a}-3.

Rezultă

10arctg3=πaa=π10arctg3.10\arctg 3=\frac{\pi}{a} \quad\Longrightarrow\quad a=\frac{\pi}{10\arctg 3}.

Acest număr este nenul, deoarece arctg3>0\arctg 3>0.

  • c) Avem
xf(x)=x2xarctgx=2x2arctgx.x f(x)=x\cdot 2x\arctg x=2x^2\arctg x.

Funcția x2x^2 este pară, iar arctgx\arctg x este impară, deci produsul

2x2arctgx2x^2\arctg x

este o funcție impară. Integrala unei funcții impare pe interval simetric este zero, așadar

11xf(x)dx=0.\int_{-1}^{1}x f(x)\,dx=0.

Autoevaluare pentru punctaj maxim

  • Am rezolvat toate cele 18 subpuncte, în ordinea din subiect.
  • Am verificat calculele numerice: modul complex, probabilitate, vectori, raze, determinant, sistem, limită, derivată și integrale.
  • Am tratat condițiile de domeniu relevante: G=(1,+)G=(1,+\infty), t=x20t=x^2\ge0, arctgx0\arctg x\ne0 pe [1,2][1,2], simetria pe intervalul [1,1][-1,1].
  • Am exclus corect cazurile de margine la Subiectul III, 1.c, pentru exact patru soluții reale.