BacPath
Soluții · Profil Real

Soluții BAC Mate-info 2022 · Iunie–Iulie

Varianta 01

Vrei să încerci subiectul mai întâi? ← Înapoi la subiect

SUBIECTUL I

  1. Calculăm direct:
866+6(61)=866+666=2.8-6\sqrt6+6(\sqrt6-1)=8-6\sqrt6+6\sqrt6-6=2.

Prin urmare, egalitatea este adevărată.

  1. Avem f(x)=3x+mf(x)=3x+m. Atunci
f(0)=m,(ff)(0)=f(m)=3m+m=4m.f(0)=m,\qquad (f\circ f)(0)=f(m)=3m+m=4m.

Condiția (ff)(0)=4(f\circ f)(0)=4 devine

4m=4,4m=4,

deci

m=1.\boxed{m=1}.
  1. Deoarece 22x=(22)x=4x2^{2x}=(2^2)^x=4^x, ecuația devine
34x+4x=4.3\cdot 4^x+4^x=4.

Rezultă

44x=44x=1.4\cdot 4^x=4 \Longleftrightarrow 4^x=1.

Cum 40=14^0=1 și funcția exponențială cu baza 44 este injectivă, obținem

x=0.\boxed{x=0}.
  1. Numerele naturale de două cifre sunt de la 1010 la 9999, deci sunt
9910+1=9099-10+1=90

numere.

Cifra zecilor trebuie să fie divizor al lui 66. Dintre cifrele posibile ale zecilor, 1,2,,91,2,\ldots,9, convin

1, 2, 3, 6.1,\ 2,\ 3,\ 6.

Pentru fiecare astfel de cifră a zecilor, cifra unităților poate fi oricare dintre cele 1010 cifre 0,1,,90,1,\ldots,9. Numărul cazurilor favorabile este

410=40.4\cdot 10=40.

Probabilitatea cerută este

P=4090=49.P=\frac{40}{90}=\boxed{\frac49}.
  1. Punctul A(a,a)A(a,a) aparține dreptei d:y=3x2d:y=3x-2, deci coordonatele lui verifică ecuația dreptei:
a=3a2.a=3a-2.

De aici

2a=2,2a=2,

deci

a=1.\boxed{a=1}.
  1. Din cosA=0\cos A=0 rezultă
A=90,sinA=1.A=90^\circ,\qquad \sin A=1.

Într-un triunghi dreptunghic în AA, latura BCBC este ipotenuza, deci nu poate fi egală cu una dintre catete. Cum triunghiul este isoscel, laturile egale sunt catetele ABAB și ACAC. Rezultă

AB=AC.AB=AC.

Deoarece AB=10AB=10, avem

AC=10.AC=10.

Aria triunghiului se calculează cu formula

AABC=ABACsinA2.\mathcal A_{ABC}=\frac{AB\cdot AC\cdot \sin A}{2}.

Prin urmare,

AABC=101012=50.\mathcal A_{ABC}=\frac{10\cdot 10\cdot 1}{2}=50.

Deci aria triunghiului ABCABC este egală cu 50\boxed{50}.

SUBIECTUL al II-lea

  1. Se consideră
A(x)=(1xx2012x001).A(x)=\begin{pmatrix} 1 & -x & x^2\\ 0 & 1 & -2x\\ 0 & 0 & 1 \end{pmatrix}.
  • a) Pentru x=1x=1,
A(1)=(111012001).A(1)=\begin{pmatrix} 1 & -1 & 1\\ 0 & 1 & -2\\ 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=1.
  • b) Pentru orice x,yRx,y\in\mathbb R,
A(x)A(y)=(1xx2012x001)(1yy2012y001).A(x)A(y)= \begin{pmatrix} 1 & -x & x^2\\ 0 & 1 & -2x\\ 0 & 0 & 1 \end{pmatrix} \begin{pmatrix} 1 & -y & y^2\\ 0 & 1 & -2y\\ 0 & 0 & 1 \end{pmatrix}.

Înmulțind matricile, obținem

A(x)A(y)=(1(x+y)x2+2xy+y2012(x+y)001).A(x)A(y)= \begin{pmatrix} 1 & -(x+y) & x^2+2xy+y^2\\ 0 & 1 & -2(x+y)\\ 0 & 0 & 1 \end{pmatrix}.

Deoarece x2+2xy+y2=(x+y)2x^2+2xy+y^2=(x+y)^2, rezultă

A(x)A(y)=(1(x+y)(x+y)2012(x+y)001)=A(x+y).A(x)A(y)= \begin{pmatrix} 1 & -(x+y) & (x+y)^2\\ 0 & 1 & -2(x+y)\\ 0 & 0 & 1 \end{pmatrix} =A(x+y).
  • c) Folosind relația de la punctul b), avem
A(n)A(n+1)A(n+2)A(n+3)=A(n+n+1+n+2+n+3).A(n)A(n+1)A(n+2)A(n+3)=A\bigl(n+n+1+n+2+n+3\bigr).

Deci

A(n)A(n+1)A(n+2)A(n+3)=A(4n+6).A(n)A(n+1)A(n+2)A(n+3)=A(4n+6).

Condiția din enunț devine

A(4n+6)=A(2n2).A(4n+6)=A(2n^2).

Comparând elementele de pe poziția (1,2)(1,2), obținem

(4n+6)=2n2,-(4n+6)=-2n^2,

adică

2n2=4n+6.2n^2=4n+6.

Împărțind la 22,

n22n3=0.n^2-2n-3=0.

Factorizăm:

(n3)(n+1)=0.(n-3)(n+1)=0.

Cum nn este număr natural, rezultă

n=3.\boxed{n=3}.
  1. Pe M=[0,+)M=[0,+\infty) este definită legea
xy=2xy+2+2yx+2.x\ast y=\frac{2x}{y+2}+\frac{2y}{x+2}.
  • a) Calculăm:
10=210+2+201+2=1+0=1.1\ast 0=\frac{2\cdot 1}{0+2}+\frac{2\cdot 0}{1+2}=1+0=1.
  • b) Pentru orice xMx\in M, avem
x0=2x0+2+20x+2=xx\ast 0=\frac{2x}{0+2}+\frac{2\cdot 0}{x+2}=x

și

0x=20x+2+2x0+2=x.0\ast x=\frac{2\cdot 0}{x+2}+\frac{2x}{0+2}=x.

Deci 00 este element neutru pentru legea \ast, adică

e=0.\boxed{e=0}.
  • c) Căutăm xMx\in M, x0x\ne 0, deci x>0x>0, astfel încât
x4x=x.x\ast \frac4x=x.

Calculăm:

x4x=2x4x+2+24xx+2.x\ast \frac4x = \frac{2x}{\frac4x+2}+\frac{2\cdot \frac4x}{x+2}.

Deoarece x>0x>0,

2x4x+2=2x4+2xx=2x22x+4=x2x+2,\frac{2x}{\frac4x+2} = \frac{2x}{\frac{4+2x}{x}} = \frac{2x^2}{2x+4} = \frac{x^2}{x+2},

iar

24xx+2=8x(x+2).\frac{2\cdot \frac4x}{x+2}=\frac{8}{x(x+2)}.

Ecuația devine

x2x+2+8x(x+2)=x.\frac{x^2}{x+2}+\frac{8}{x(x+2)}=x.

Înmulțim cu x(x+2)>0x(x+2)>0:

x3+8=x2(x+2).x^3+8=x^2(x+2).

Deci

x3+8=x3+2x2,x^3+8=x^3+2x^2,

de unde

8=2x2x2=4.8=2x^2 \Longleftrightarrow x^2=4.

Cum x>0x>0, rezultă

x=2.\boxed{x=2}.

SUBIECTUL al III-lea

  1. Se consideră funcția
f:RR,f(x)=2+xexx.f:\mathbb R\to\mathbb R,\qquad f(x)=2+\frac{x}{e^x-x}.

Observăm că exx>0e^x-x>0 pentru orice xRx\in\mathbb R. Într-adevăr, funcția g(x)=exxg(x)=e^x-x are

g(x)=ex1,g'(x)=e^x-1,

deci minimul se atinge la x=0x=0, iar

g(0)=1>0.g(0)=1>0.
  • a) Derivăm:
f(x)=(xexx).f'(x)=\left(\frac{x}{e^x-x}\right)'.

Prin regula derivării câtului,

f(x)=1(exx)x(ex1)(exx)2.f'(x)=\frac{1\cdot(e^x-x)-x(e^x-1)}{(e^x-x)^2}.

Numărătorul este

exxxex+x=exxex=ex(1x).e^x-x-xe^x+x=e^x-xe^x=e^x(1-x).

Așadar,

f(x)=ex(1x)(exx)2,xR.\boxed{f'(x)=\frac{e^x(1-x)}{(e^x-x)^2}},\qquad x\in\mathbb R.
  • b) Deoarece ex>0e^x>0 și (exx)2>0(e^x-x)^2>0 pentru orice xRx\in\mathbb R, semnul lui f(x)f'(x) este semnul lui 1x1-x. Astfel,
f(x)>0pentru x<1,f'(x)>0 \quad \text{pentru } x<1, f(1)=0,f'(1)=0, f(x)<0pentru x>1.f'(x)<0 \quad \text{pentru } x>1.

Prin urmare, funcția ff este strict crescătoare pe (,1](-\infty,1] și strict descrescătoare pe [1,+)[1,+\infty).

  • c) Vom demonstra existența și unicitatea soluției pentru m(1,2]m\in(1,2].

Funcția ff este continuă pe R\mathbb R, deoarece exx>0e^x-x>0 pentru orice xRx\in\mathbb R. Mai mult,

limxxexx=1,\lim_{x\to-\infty} \frac{x}{e^x-x}=-1,

deci

limxf(x)=1.\lim_{x\to-\infty} f(x)=1.

De asemenea,

f(0)=2+01=2.f(0)=2+\frac{0}{1}=2.

Pe intervalul (,0](-\infty,0], funcția este strict crescătoare, deoarece acest interval este inclus în (,1](-\infty,1]. Rezultă că imaginea intervalului (,0](-\infty,0] prin ff este (1,2](1,2].

Pentru orice m(1,2]m\in(1,2], există deci un unic x(,0]x\in(-\infty,0] cu f(x)=mf(x)=m.

Rămâne să verificăm că nu există soluții cu x>0x>0. Dacă x>0x>0, atunci exx>0e^x-x>0, deci

xexx>0,\frac{x}{e^x-x}>0,

de unde

f(x)>2.f(x)>2.

Cum m(1,2]m\in(1,2], nu poate exista soluție cu x>0x>0. Prin urmare, pentru orice m(1,2]m\in(1,2], ecuația f(x)=mf(x)=m are soluție unică.

  1. Se consideră funcția
f:RR,f(x)=3x+x2+9.f:\mathbb R\to\mathbb R,\qquad f(x)=3-x+\sqrt{x^2+9}.
  • a) Avem
f(x)x2+9=3x.f(x)-\sqrt{x^2+9}=3-x.

Prin urmare,

15(f(x)x2+9)dx=15(3x)dx.\int_1^5 \left(f(x)-\sqrt{x^2+9}\right)\,dx = \int_1^5 (3-x)\,dx.

Calculăm:

15(3x)dx=(3xx22)15.\int_1^5 (3-x)\,dx = \left(3x-\frac{x^2}{2}\right)\Bigg|_1^5.

Astfel,

(15252)(312)=5252=0.\left(15-\frac{25}{2}\right)-\left(3-\frac12\right) = \frac52-\frac52=0.

Deci

15(f(x)x2+9)dx=0.\boxed{\int_1^5 \left(f(x)-\sqrt{x^2+9}\right)\,dx=0}.
  • b) Observăm că
f(x)+x3=x2+9.f(x)+x-3=\sqrt{x^2+9}.

Atunci

04xf(x)+x3dx=04xx2+9dx.\int_0^4 \frac{x}{f(x)+x-3}\,dx = \int_0^4 \frac{x}{\sqrt{x^2+9}}\,dx.

Deoarece

(x2+9)=xx2+9,\left(\sqrt{x^2+9}\right)'=\frac{x}{\sqrt{x^2+9}},

rezultă

04xx2+9dx=x2+904.\int_0^4 \frac{x}{\sqrt{x^2+9}}\,dx = \sqrt{x^2+9}\Big|_0^4.

Deci

42+902+9=259=53=2.\sqrt{4^2+9}-\sqrt{0^2+9}=\sqrt{25}-\sqrt9=5-3=2.

Prin urmare,

04xf(x)+x3dx=2.\boxed{\int_0^4 \frac{x}{f(x)+x-3}\,dx=2}.
  • c) Pentru x[0,1]x\in[0,1], avem
f(x)=3x+x2+9.f(x)=3-x+\sqrt{x^2+9}.

Cum 3x23-x\ge 2 și x2+9>0\sqrt{x^2+9}>0, rezultă

f(x)2.f(x)\ge 2.

De asemenea, pentru x[0,1]x\in[0,1],

xn0.x^n\ge 0.

Așadar,

0xnf(x)xn2.0\le \frac{x^n}{f(x)}\le \frac{x^n}{2}.

Integrând pe [0,1][0,1], obținem

0In=01xnf(x)dx1201xndx.0\le I_n=\int_0^1 \frac{x^n}{f(x)}\,dx \le \frac12\int_0^1 x^n\,dx.

Dar

1201xndx=121n+1=12(n+1).\frac12\int_0^1 x^n\,dx=\frac12\cdot\frac{1}{n+1}=\frac{1}{2(n+1)}.

Cum

limn+12(n+1)=0,\lim_{n\to+\infty}\frac{1}{2(n+1)}=0,

din teorema cleștelui rezultă

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

Autoevaluare pentru punctaj maxim

  • Toate cele 18 subpuncte sunt rezolvate în ordinea din subiect.
  • Calculele algebrice, ecuația exponențială, probabilitatea și problema de geometrie au pașii esențiali explicitați.
  • La matrice s-au folosit produsul A(x)A(y)=A(x+y)A(x)A(y)=A(x+y) și comparația elementelor pentru determinarea lui nn.
  • Pentru legea de compoziție s-au verificat elementul neutru bilateral și condiția x>0x>0 la rezolvarea ecuației.
  • La analiza funcției s-au precizat domeniul, semnul derivatei, monotonia și argumentul complet de unicitate.
  • Integralele și limita șirului InI_n sunt justificate prin primitive și prin teorema cleștelui.