BacPath
Soluții · Profil Real

Soluții BAC Mate-info 2024 · Iunie–Iulie

Varianta 10

Vrei să încerci subiectul mai întâi? ← Înapoi la subiect

SUBIECTUL I

  1. Avem lg100=2\lg 100=2, deoarece 100=102100=10^2. De asemenea,
lg2+lg5=lg(25)=lg10=1.\lg 2+\lg 5=\lg(2\cdot 5)=\lg 10=1.

Prin urmare,

2lg100+lg2+lg5=22+1=5.2\lg 100+\lg 2+\lg 5=2\cdot 2+1=5.
  1. Funcția este f(x)=x6f(x)=x-6. Atunci
f(a)=a6,f(3a)=3a6.f(a)=a-6,\qquad f(3a)=3a-6.

Condiția devine

(a6)+(3a6)=04a12=0a=3.(a-6)+(3a-6)=0 \Longleftrightarrow 4a-12=0 \Longleftrightarrow a=3.
  1. Ecuația este
53x52=5x.5^{3x}\cdot 5^2=5^x.

Folosind regula puterilor cu aceeași bază,

53x+2=5x.5^{3x+2}=5^x.

Cum funcția exponențială de bază 55 este injectivă, rezultă

3x+2=x2x=2x=1.3x+2=x \Longleftrightarrow 2x=-2 \Longleftrightarrow x=-1.

Soluția este x=1x=-1.

  1. Numerele pare din mulțimea
A={1,2,4,6,8,9}A=\{1,2,4,6,8,9\}

sunt 2,4,6,82,4,6,8, deci sunt 44 astfel de elemente. Numărul submulțimilor cu două elemente, ambele pare, este

(42)=432=6.\binom{4}{2}=\frac{4\cdot 3}{2}=6.
  1. Avem O(0,0)O(0,0) și B(3,0)B(3,0), deci
OB=(3,0).\vec{OB}=(3,0).

Dacă C(x,y)C(x,y), atunci

AC=(x3,y1).\vec{AC}=(x-3,y-1).

Condiția AC=OB\vec{AC}=\vec{OB}

(x3,y1)=(3,0),(x-3,y-1)=(3,0),

de unde

x=6,y=1.x=6,\qquad y=1.

Prin urmare, C(6,1)C(6,1).

  1. Triunghiul ABCABC este dreptunghic în AA, iar B=π4B=\frac{\pi}{4}. Atunci
C=π2π4=π4,C=\frac{\pi}{2}-\frac{\pi}{4}=\frac{\pi}{4},

deci triunghiul este dreptunghic isoscel, cu catetele egale:

AB=AC.AB=AC.

Aria triunghiului este

ABAC2=18.\frac{AB\cdot AC}{2}=18.

Cum AB=ACAB=AC, rezultă

AB22=18AB2=36.\frac{AB^2}{2}=18 \Longleftrightarrow AB^2=36.

Lungimea fiind pozitivă, obținem

AB=6.AB=6.

SUBIECTUL al II-lea

  1. Se consideră
M(x)=(x000x+2x02xx+2).M(x)= \begin{pmatrix} x&0&0\\ 0&x+2&x\\ 0&2x&x+2 \end{pmatrix}.
  • a) Pentru x=1x=1,
M(1)=(100031023).M(1)= \begin{pmatrix} 1&0&0\\ 0&3&1\\ 0&2&3 \end{pmatrix}.

Dezvoltând determinantul după prima linie,

det(M(1))=13123=3312=92=7.\det(M(1))=1\cdot \begin{vmatrix} 3&1\\ 2&3 \end{vmatrix} =3\cdot 3-1\cdot 2=9-2=7.
  • b) Calculăm
M(2)=(200042044).M(2)= \begin{pmatrix} 2&0&0\\ 0&4&2\\ 0&4&4 \end{pmatrix}.

Produsul M(x)M(2)M(x)M(2) este

M(x)M(2)=(2x0008x+86x+4012x+88x+8).M(x)M(2)= \begin{pmatrix} 2x&0&0\\ 0&8x+8&6x+4\\ 0&12x+8&8x+8 \end{pmatrix}.

Pe de altă parte,

M(x1)=(x1000x+1x102x2x+1).M(x-1)= \begin{pmatrix} x-1&0&0\\ 0&x+1&x-1\\ 0&2x-2&x+1 \end{pmatrix}.

Egalitatea matricelor impune, din elementul de pe poziția (1,1)(1,1),

2x=x1x=1.2x=x-1 \Longleftrightarrow x=-1.

Verificăm pentru x=1x=-1:

8x+8=0=x+1,6x+4=2=x1,8x+8=0=x+1,\quad 6x+4=-2=x-1, 12x+8=4=2x2,8x+8=0=x+1.12x+8=-4=2x-2,\quad 8x+8=0=x+1.

Deci singura soluție este

x=1.x=-1.
  • c) Determinantul general este
det(M(x))=xx+2x2xx+2=x((x+2)22x2).\det(M(x)) =x\begin{vmatrix} x+2&x\\ 2x&x+2 \end{vmatrix} =x\left((x+2)^2-2x^2\right).

Așadar

det(M(x))=x(x2+4x+4).\det(M(x))=x(-x^2+4x+4).

Pentru nNn\in\mathbb N,

2det(M(n))=2n(n2+4n+4)2\det(M(n))=2n(-n^2+4n+4)

și

det(M(2n))=2n((2n)2+4(2n)+4)=2n(4n2+8n+4).\det(M(2n))=2n\left(-(2n)^2+4(2n)+4\right) =2n(-4n^2+8n+4).

Inegalitatea cerută devine

2n(n2+4n+4)2n(4n2+8n+4).2n(-n^2+4n+4)\le 2n(-4n^2+8n+4).

Mutând totul în membrul stâng,

2n(n2+4n+4)2n(4n2+8n+4)0,2n(-n^2+4n+4)-2n(-4n^2+8n+4)\le 0, 6n38n202n2(3n4)0.6n^3-8n^2\le 0 \Longleftrightarrow 2n^2(3n-4)\le 0.

Deoarece 2n202n^2\ge 0, rezultă

n=0sau3n40.n=0 \quad \text{sau} \quad 3n-4\le 0.

Astfel n43n\le \frac43. Pentru nN={0,1,2,}n\in\mathbb N=\{0,1,2,\ldots\}, obținem

n{0,1}.n\in\{0,1\}.
  1. Se consideră polinomul
f=X32X2aX+2a,aR.f=X^3-2X^2-aX+2a,\qquad a\in\mathbb R.
  • a) Calculăm
f(2)=23222a2+2a=882a+2a=0.f(2)=2^3-2\cdot 2^2-a\cdot 2+2a=8-8-2a+2a=0.

Deci f(2)=0f(2)=0, pentru orice aRa\in\mathbb R.

  • b) Pentru a=1a=1,
f=X32X2X+2.f=X^3-2X^2-X+2.

Verificăm rădăcina 1-1:

f(1)=(1)32(1)2(1)+2=12+1+2=0.f(-1)=(-1)^3-2(-1)^2-(-1)+2=-1-2+1+2=0.

Prin teorema restului, X+1X+1 divide polinomul ff.

  • c) Factorizăm prin grupare:
f=X32X2aX+2a=X2(X2)a(X2)=(X2)(X2a).f=X^3-2X^2-aX+2a=X^2(X-2)-a(X-2)=(X-2)(X^2-a).

Pentru a(0,+)a\in(0,+\infty), rădăcinile sunt

2,a,a.2,\quad \sqrt a,\quad -\sqrt a.

Condiția din enunț devine

2+a+a=8.|2|+|\sqrt a|+|-\sqrt a|=8.

Cum a>0a>0, avem a>0\sqrt a>0, deci

2+2a=82a=6a=3a=9.2+2\sqrt a=8 \Longleftrightarrow 2\sqrt a=6 \Longleftrightarrow \sqrt a=3 \Longleftrightarrow a=9.

Valoarea cerută este

a=9.a=9.

SUBIECTUL al III-lea

  1. Se consideră funcția
f:RR,f(x)=ex(2x4)+x22x+4.f:\mathbb R\to\mathbb R,\qquad f(x)=e^x(2x-4)+x^2-2x+4.
  • a) Derivăm folosind regula produsului:
(ex(2x4))=ex(2x4)+2ex=ex(2x2).\left(e^x(2x-4)\right)'=e^x(2x-4)+2e^x=e^x(2x-2).

De asemenea,

(x22x+4)=2x2.(x^2-2x+4)'=2x-2.

Prin urmare,

f(x)=ex(2x2)+2x2=2(x1)ex+2(x1)=2(x1)(ex+1).f'(x)=e^x(2x-2)+2x-2 =2(x-1)e^x+2(x-1) =2(x-1)(e^x+1).
  • b) Observăm că
f(0)=e0(04)+00+4=4+4=0f(0)=e^0(0-4)+0-0+4=-4+4=0

și

1e0=0.1-e^0=0.

Aplicăm regula lui l’Hospital, deoarece funcțiile sunt derivabile în vecinătatea lui 00, iar numitorul are derivata nenulă în 00:

limx0f(x)1ex=limx0f(x)ex.\lim_{x\to 0}\frac{f(x)}{1-e^x} =\lim_{x\to 0}\frac{f'(x)}{-e^x}.

Din punctul a),

f(0)=2(01)(e0+1)=4.f'(0)=2(0-1)(e^0+1)=-4.

Astfel

limx0f(x)1ex=41=4.\lim_{x\to 0}\frac{f(x)}{1-e^x} =\frac{-4}{-1}=4.
  • c) Din punctul a),
f(x)=2(x1)(ex+1).f'(x)=2(x-1)(e^x+1).

Cum ex+1>0e^x+1>0 pentru orice xRx\in\mathbb R, semnul lui f(x)f'(x) este semnul lui x1x-1. Rezultă că ff este strict descrescătoare pe (,1)(-\infty,1) și strict crescătoare pe (1,+)(1,+\infty).

Avem

f(0)=0,f(0)=0,

deci x=0x=0 este soluție. În plus,

f(1)=e(24)+12+4=32e<0,f(1)=e(2-4)+1-2+4=3-2e<0,

deoarece e>32e>\frac32. Pe intervalul (,1)(-\infty,1), funcția este strict descrescătoare, deci poate avea cel mult o rădăcină; cum 0(,1)0\in(-\infty,1) și f(0)=0f(0)=0, aceasta este singura rădăcină de pe (,1)(-\infty,1).

Pe (1,+)(1,+\infty), funcția este strict crescătoare. Mai mult,

f(1)=32e<0,f(2)=e2(44)+44+4=4>0.f(1)=3-2e<0,\qquad f(2)=e^2(4-4)+4-4+4=4>0.

Prin continuitate, există o rădăcină în (1,2)(1,2), iar prin monotonia strictă această rădăcină este unică.

Prin urmare, ecuația f(x)=0f(x)=0 are exact două soluții.

  1. Se consideră funcția
f:RR,f(x)=4x3x2+1.f:\mathbb R\to\mathbb R,\qquad f(x)=\frac{4x}{3x^2+1}.
  • a) Avem
f(x)(3x2+1)=4x3x2+1(3x2+1)=4x.f(x)(3x^2+1)=\frac{4x}{3x^2+1}(3x^2+1)=4x.

Prin urmare,

34f(x)(3x2+1)dx=344xdx=[2x2]34=21629=3218=14.\int_3^4 f(x)(3x^2+1)\,dx =\int_3^4 4x\,dx =\left[2x^2\right]_3^4 =2\cdot 16-2\cdot 9 =32-18=14.
  • b) Calculăm
01f(x)dx=014x3x2+1dx.\int_0^1 f(x)\,dx=\int_0^1 \frac{4x}{3x^2+1}\,dx.

Folosim substituția u=3x2+1u=3x^2+1, du=6xdxdu=6x\,dx. Atunci

4x3x2+1dx=23ln(3x2+1)+C.\int \frac{4x}{3x^2+1}\,dx=\frac23\ln(3x^2+1)+C.

Deci

01f(x)dx=[23ln(3x2+1)]01=23ln423ln1.\int_0^1 f(x)\,dx =\left[\frac23\ln(3x^2+1)\right]_0^1 =\frac23\ln 4-\frac23\ln 1.

Cum ln1=0\ln 1=0 și ln4=2ln2\ln 4=2\ln 2, rezultă

01f(x)dx=232ln2=43ln2.\int_0^1 f(x)\,dx=\frac23\cdot 2\ln 2=\frac43\ln 2.
  • c) Pentru x>0x>0, avem 3x2+1>03x^2+1>0 și f(x)>0f(x)>0. Funcția
g(x)=4lnxf(x)g(x)=\frac{4\ln x}{f(x)}

devine

g(x)=4lnx3x2+14x=3x2+1xlnx=(3x+1x)lnx.g(x)=4\ln x\cdot \frac{3x^2+1}{4x} =\frac{3x^2+1}{x}\ln x =\left(3x+\frac1x\right)\ln x.

Pe intervalul [1,e][1,e], lnx0\ln x\ge 0, deci g(x)0g(x)\ge 0. Aria cerută este

A=1eg(x)dx=1e(3x+1x)lnxdx.A=\int_1^e g(x)\,dx =\int_1^e \left(3x+\frac1x\right)\ln x\,dx.

Calculăm separat:

3xlnxdx=32x2lnx34x2\int 3x\ln x\,dx =\frac32 x^2\ln x-\frac34 x^2

și

lnxxdx=12(lnx)2.\int \frac{\ln x}{x}\,dx=\frac12(\ln x)^2.

Astfel

A=[32x2lnx34x2+12(lnx)2]1e.A=\left[\frac32 x^2\ln x-\frac34 x^2+\frac12(\ln x)^2\right]_1^e.

Pentru x=ex=e, lne=1\ln e=1, deci

32e234e2+12=34e2+12.\frac32 e^2-\frac34 e^2+\frac12=\frac34 e^2+\frac12.

Pentru x=1x=1, ln1=0\ln 1=0, deci

034+0=34.0-\frac34+0=-\frac34.

Prin urmare,

A=(34e2+12)(34)=34e2+54=3e2+54.A=\left(\frac34e^2+\frac12\right)-\left(-\frac34\right) =\frac34e^2+\frac54 =\frac{3e^2+5}{4}.

Autoevaluare pentru punctaj maxim

  • Toate cele 6 cerințe de la SUBIECTUL I sunt rezolvate în ordine, cu calcule explicite.
  • La SUBIECTUL al II-lea sunt verificate determinantul, egalitatea de matrice, inegalitatea pentru nNn\in\mathbb N, divizibilitatea polinomială și condiția pe rădăcini.
  • La SUBIECTUL al III-lea sunt justificate derivata, limita prin l’Hospital, numărul exact de soluții prin monotonie și continuitate, precum și integralele și aria.
  • Domeniile și condițiile de semn relevante au fost precizate: ex+1>0e^x+1>0, a>0a>0, x>0x>0 pentru gg, respectiv g(x)0g(x)\ge 0 pe [1,e][1,e].
  • Rezultatele finale au fost simplificate și coincid cu cerințele enunțului.