SUBIECTUL I
- Se consideră z=3+i. Atunci
z−2i=3+i−2i=3−i.
Prin urmare,
z(z−2i)=(3+i)(3−i)=32−i2=9−(−1)=10.
- Pentru orice x∈R,
f(2x)=5⋅2x+1=10x+1,2f(x)=2(5x+1)=10x+2.
Deci
f(2x)−2f(x)=10x+1−(10x+2)=−1.
- Ecuația este
3x3−2x+2=x.
Funcția u↦u3 este injectivă pe R, deci putem ridica la puterea a treia fără a introduce soluții false:
x3−2x+2=x3.
Rezultă
−2x+2=0⟺x=1.
Verificare:
313−2⋅1+2=31=1.
Soluția este x=1.
- Mulțimea numerelor naturale de două cifre este
A={10,11,…,99},
deci are 90 de elemente. Condiția ca n+5 să fie multiplu de 10 este
n+5≡0(mod10)⟺n≡5(mod10).
Numerele de două cifre care se termină în cifra 5 sunt
15,25,35,45,55,65,75,85,95,
adică 9 numere favorabile. Probabilitatea este
P=909=101.
- Punctele sunt A(4,0) și B(5,4). Panta dreptei AB este
mAB=5−44−0=4.
Dreapta d trece prin O(0,0) și este paralelă cu AB, deci are aceeași pantă:
d: y=4x.
- Triunghiul ABC este isoscel și dreptunghic în A, deci catetele sunt egale. Notăm
AB=AC=a.
Aria triunghiului este
2AB⋅AC=2a2=4,
de unde
a2=8.
Prin teorema lui Pitagora,
BC2=AB2+AC2=a2+a2=2a2=16.
Cum BC>0, rezultă
BC=4.
SUBIECTUL al II-lea
- Se consideră
A(a)=21a1−1a+12a−2.
A(0)=2101−1120−2.
Calculăm determinantul:
det(A(0))=2−110−2−1100−2+210−11.
Astfel,
det(A(0))=2⋅2−1⋅(−2)+2⋅1=4+2+2=8.
- b) Calculăm determinantul matricei A(a):
det(A(a))=2−1a+1a−2−1aa−2+21a−1a+1.
Rezultă
det(A(a))=2(2−a(a+1))−(−2−a2)+2(a+1+a).
Deci
det(A(a))=4−2a2−2a+2+a2+4a+2=−a2+2a+8.
Factorizăm:
−a2+2a+8=−(a2−2a−8)=−(a−4)(a+2).
Matricea este inversabilă dacă și numai dacă determinantul este nenul:
det(A(a))=0⟺a=4, a=−2.
Mulțimea cerută este
R∖{−2,4}.
- c) Pentru a=−2, sistemul devine
⎩⎨⎧2x+y+2z=2x−y−2z=4−2x−y−2z=−2.
A treia ecuație este opusul primei, deci folosim primele două ecuații. Adunându-le, obținem
(2x+y+2z)+(x−y−2z)=2+4,
adică
3x=6⟺x=2.
Din a doua ecuație,
2−y−2z=4⟺y+2z=−2.
Pentru orice soluție (x0,y0,z0) avem x0=2 și y0+2z0=−2, deci
x0z0+y0=2z0+y0=−2.
- Pe R este definită legea
x∘y=xy+(2x−2)(2y−2).
2∘3=2⋅3+(22−2)(23−2).
Prin urmare,
2∘3=6+(4−2)(8−2)=6+2⋅6=18.
- b) Arătăm că e=1 este element neutru. Pentru orice x∈R,
x∘1=x⋅1+(2x−2)(21−2)=x+(2x−2)⋅0=x.
De asemenea,
1∘x=1⋅x+(21−2)(2x−2)=x+0⋅(2x−2)=x.
Deci 1 este element neutru al legii de compoziție.
- c) Pentru orice x∈R,
x∘(−x)=x(−x)+(2x−2)(2−x−2).
Deoarece 2x⋅2−x=1, obținem
(2x−2)(2−x−2)=1−2⋅2x−2⋅2−x+4=5−2(2x+2−x).
Astfel,
x∘(−x)=−x2+5−2(2x+2−x).
Pentru 2x>0, avem
2x+2−x≥2
din inegalitatea u+u1≥2, pentru u>0. Prin urmare,
x∘(−x)≤−x2+5−4=1−x2≤1.
Deci
x∘(−x)≤1,∀x∈R.
SUBIECTUL al III-lea
- Se consideră funcția
f:(1,+∞)→R,f(x)=x+3lnx−1x+3.
- a) Pentru x∈(1,+∞), avem x−1>0 și x+3>0, deci funcția este derivabilă pe domeniul dat. Scriem
f(x)=x+3(ln(x+3)−ln(x−1)).
Atunci
f′(x)=1+3(x+31−x−11).
Deci
f′(x)=1+3⋅(x+3)(x−1)x−1−x−3=1−(x−1)(x+3)12.
Aducând la același numitor,
f′(x)=(x−1)(x+3)(x−1)(x+3)−12=(x−1)(x+3)x2+2x−15.
- b) Asimptota oblică spre +∞ are forma y=mx+n, unde
m=x→+∞limxf(x).
Avem
xf(x)=1+x3lnx−1x+3.
Cum
x−1x+3=1+x−14→1,
rezultă
lnx−1x+3→0,
deci m=1. Mai departe,
n=x→+∞lim(f(x)−x)=x→+∞lim3lnx−1x+3=0.
Asimptota oblică spre +∞ este
y=x.
- c) Definim, pentru x∈(1,+∞),
g(x)=ln3(x−1)x+3−1+3x.
Trebuie să demonstrăm că g(x)≥0. Derivata este
g′(x)=x+31−x−11+31.
Astfel,
g′(x)=(x−1)(x+3)−4+31=3(x−1)(x+3)(x−1)(x+3)−12.
Deci
g′(x)=3(x−1)(x+3)x2+2x−15=3(x−1)(x+3)(x−3)(x+5).
Pe intervalul (1,+∞), numitorul este pozitiv și x+5>0. Prin urmare,
g′(x)<0 pe (1,3),g′(3)=0,g′(x)>0 pe (3,+∞).
Rezultă că g are minim global în x=3. Calculăm
g(3)=ln3(3−1)3+3−1+33=ln1−1+1=0.
Așadar
g(x)≥g(3)=0,∀x∈(1,+∞).
Prin urmare,
ln3(x−1)x+3≥1−3x,∀x∈(1,+∞).
- Se consideră funcția
f:R→R,f(x)=(x2+2x)e−x.
f(x)ex=(x2+2x)e−xex=x2+2x.
Deci
∫03f(x)exdx=∫03(x2+2x)dx.
Calculăm:
∫03(x2+2x)dx=[3x3+x2]03=327+9=9+9=18.
- b) Pentru x∈[0,1], avem x+2=0, iar
x+2f(x)=x+2(x2+2x)e−x=x+2x(x+2)e−x=xe−x.
Prin urmare,
∫01x+2f(x)dx=∫01xe−xdx.
Prin integrare prin părți, sau folosind primitiva cunoscută,
∫xe−xdx=−(x+1)e−x+C.
Atunci
∫01xe−xdx=[−(x+1)e−x]01=−e2+1=ee−2.
F(x)=∫0xf(t)dt.
Deoarece f este derivabilă pe R, F este derivabilă și F′(x)=f(x). Limita cerută este
x→0limx2F(x).
Avem forma nedeterminată 00, deoarece F(0)=0. Aplicăm regula lui L’Hôpital:
x→0limx2F(x)=x→0lim2xf(x).
Cum f(0)=0, obținem din nou forma 00. Calculăm derivata lui f:
f′(x)=((x2+2x)′−(x2+2x))e−x=(2x+2−x2−2x)e−x=(2−x2)e−x.
Aplicăm încă o dată regula lui L’Hôpital:
x→0lim2xf(x)=x→0lim2f′(x)=2f′(0)=22=1.
Prin urmare,
x→0lim(x21∫0xf(t)dt)=1.
Autoevaluare pentru punctaj maxim
- Am rezolvat toate cele 6 iteme din SUBIECTUL I, în ordinea cerută.
- Am calculat determinantul general la SUBIECTUL al II-lea și am tratat separat cazul singular a=−2.
- Am verificat elementul neutru bilateral și inegalitatea pentru legea de compoziție pe tot domeniul real.
- Am precizat domeniile relevante pentru logaritmi și integrale.
- Am justificat asimptota oblică, inegalitatea prin minim global și limita integrală prin L’Hôpital.
- Rezultatele finale au fost simplificate și verificate algebric.