Cum 40=1 și funcția exponențială cu baza 4 este injectivă, obținem
x=0.
Numerele naturale de două cifre sunt de la 10 la 99, deci sunt
99−10+1=90
numere.
Cifra zecilor trebuie să fie divizor al lui 6. Dintre cifrele posibile ale zecilor, 1,2,…,9, convin
1,2,3,6.
Pentru fiecare astfel de cifră a zecilor, cifra unităților poate fi oricare dintre cele 10 cifre 0,1,…,9. Numărul cazurilor favorabile este
4⋅10=40.
Probabilitatea cerută este
P=9040=94.
Punctul A(a,a) aparține dreptei d:y=3x−2, deci coordonatele lui verifică ecuația dreptei:
a=3a−2.
De aici
2a=2,
deci
a=1.
Din cosA=0 rezultă
A=90∘,sinA=1.
Într-un triunghi dreptunghic în A, latura BC este ipotenuza, deci nu poate fi egală cu una dintre catete. Cum triunghiul este isoscel, laturile egale sunt catetele AB și AC. Rezultă
AB=AC.
Deoarece AB=10, avem
AC=10.
Aria triunghiului se calculează cu formula
AABC=2AB⋅AC⋅sinA.
Prin urmare,
AABC=210⋅10⋅1=50.
Deci aria triunghiului ABC este egală cu 50.
SUBIECTUL al II-lea
Se consideră
A(x)=100−x10x2−2x1.
a) Pentru x=1,
A(1)=100−1101−21.
Matricea este triunghiulară superior, deci determinantul este produsul elementelor de pe diagonala principală:
det(A(1))=1⋅1⋅1=1.
b) Pentru orice x,y∈R,
A(x)A(y)=100−x10x2−2x1100−y10y2−2y1.
Înmulțind matricile, obținem
A(x)A(y)=100−(x+y)10x2+2xy+y2−2(x+y)1.
Deoarece x2+2xy+y2=(x+y)2, rezultă
A(x)A(y)=100−(x+y)10(x+y)2−2(x+y)1=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).
Deci
A(n)A(n+1)A(n+2)A(n+3)=A(4n+6).
Condiția din enunț devine
A(4n+6)=A(2n2).
Comparând elementele de pe poziția (1,2), obținem
−(4n+6)=−2n2,
adică
2n2=4n+6.
Împărțind la 2,
n2−2n−3=0.
Factorizăm:
(n−3)(n+1)=0.
Cum n este număr natural, rezultă
n=3.
Pe M=[0,+∞) este definită legea
x∗y=y+22x+x+22y.
a) Calculăm:
1∗0=0+22⋅1+1+22⋅0=1+0=1.
b) Pentru orice x∈M, avem
x∗0=0+22x+x+22⋅0=x
și
0∗x=x+22⋅0+0+22x=x.
Deci 0 este element neutru pentru legea ∗, adică
e=0.
c) Căutăm x∈M, x=0, deci x>0, astfel încât
x∗x4=x.
Calculăm:
x∗x4=x4+22x+x+22⋅x4.
Deoarece x>0,
x4+22x=x4+2x2x=2x+42x2=x+2x2,
iar
x+22⋅x4=x(x+2)8.
Ecuația devine
x+2x2+x(x+2)8=x.
Înmulțim cu x(x+2)>0:
x3+8=x2(x+2).
Deci
x3+8=x3+2x2,
de unde
8=2x2⟺x2=4.
Cum x>0, rezultă
x=2.
SUBIECTUL al III-lea
Se consideră funcția
f:R→R,f(x)=2+ex−xx.
Observăm că ex−x>0 pentru orice x∈R. Într-adevăr, funcția g(x)=ex−x are
g′(x)=ex−1,
deci minimul se atinge la x=0, iar
g(0)=1>0.
a) Derivăm:
f′(x)=(ex−xx)′.
Prin regula derivării câtului,
f′(x)=(ex−x)21⋅(ex−x)−x(ex−1).
Numărătorul este
ex−x−xex+x=ex−xex=ex(1−x).
Așadar,
f′(x)=(ex−x)2ex(1−x),x∈R.
b) Deoarece ex>0 și (ex−x)2>0 pentru orice x∈R, semnul lui f′(x) este semnul lui 1−x.
Astfel,
f′(x)>0pentru x<1,f′(1)=0,f′(x)<0pentru x>1.
Prin urmare, funcția f este strict crescătoare pe (−∞,1] și strict descrescătoare pe [1,+∞).
c) Vom demonstra existența și unicitatea soluției pentru m∈(1,2].
Funcția f este continuă pe R, deoarece ex−x>0 pentru orice x∈R. Mai mult,
x→−∞limex−xx=−1,
deci
x→−∞limf(x)=1.
De asemenea,
f(0)=2+10=2.
Pe intervalul (−∞,0], funcția este strict crescătoare, deoarece acest interval este inclus în (−∞,1]. Rezultă că imaginea intervalului (−∞,0] prin f este (1,2].
Pentru orice m∈(1,2], există deci un unic x∈(−∞,0] cu f(x)=m.
Rămâne să verificăm că nu există soluții cu x>0. Dacă x>0, atunci ex−x>0, deci
ex−xx>0,
de unde
f(x)>2.
Cum m∈(1,2], nu poate exista soluție cu x>0. Prin urmare, pentru orice m∈(1,2], ecuația f(x)=m are soluție unică.
Se consideră funcția
f:R→R,f(x)=3−x+x2+9.
a) Avem
f(x)−x2+9=3−x.
Prin urmare,
∫15(f(x)−x2+9)dx=∫15(3−x)dx.
Calculăm:
∫15(3−x)dx=(3x−2x2)15.
Astfel,
(15−225)−(3−21)=25−25=0.
Deci
∫15(f(x)−x2+9)dx=0.
b) Observăm că
f(x)+x−3=x2+9.
Atunci
∫04f(x)+x−3xdx=∫04x2+9xdx.
Deoarece
(x2+9)′=x2+9x,
rezultă
∫04x2+9xdx=x2+904.
Deci
42+9−02+9=25−9=5−3=2.
Prin urmare,
∫04f(x)+x−3xdx=2.
c) Pentru x∈[0,1], avem
f(x)=3−x+x2+9.
Cum 3−x≥2 și x2+9>0, rezultă
f(x)≥2.
De asemenea, pentru x∈[0,1],
xn≥0.
Așadar,
0≤f(x)xn≤2xn.
Integrând pe [0,1], obținem
0≤In=∫01f(x)xndx≤21∫01xndx.
Dar
21∫01xndx=21⋅n+11=2(n+1)1.
Cum
n→+∞lim2(n+1)1=0,
din teorema cleștelui rezultă
n→+∞limIn=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) și comparația elementelor pentru determinarea lui n.
Pentru legea de compoziție s-au verificat elementul neutru bilateral și condiția x>0 la rezolvarea ecuației.
La analiza funcției s-au precizat domeniul, semnul derivatei, monotonia și argumentul complet de unicitate.
Integralele și limita șirului In sunt justificate prin primitive și prin teorema cleștelui.