BacPath
Soluții · Profil Real

Soluții BAC Mate-info 2024 · Sesiunea specială

Varianta 09

Vrei să încerci subiectul mai întâi? ← Înapoi la subiect

SUBIECTUL I

  1. Într-o progresie aritmetică, rația este
r=a2−a1=12−2=10.r=a_2-a_1=12-2=10.

Prin urmare,

a3=a2+r=12+10=22.a_3=a_2+r=12+10=22.
  1. Avem f(x)=x−8f(x)=x-8, deci
f(1+m)=1+m−8=m−7.f(1+m)=1+m-8=m-7.

Condiția devine

m−7=1−m  ⟺  2m=8  ⟺  m=4.m-7=1-m \iff 2m=8 \iff m=4.
  1. Ecuația este definită deoarece
x2−3x+5=(x−32)2+114>0,∀x∈R.x^2-3x+5=\left(x-\frac32\right)^2+\frac{11}{4}>0,\quad \forall x\in\mathbb R.

Cum funcția logaritmică este injectivă,

lg⁡(x2−3x+5)=lg⁡5  ⟺  x2−3x+5=5.\lg(x^2-3x+5)=\lg 5 \iff x^2-3x+5=5.

Rezultă

x2−3x=0  ⟺  x(x−3)=0,x^2-3x=0 \iff x(x-3)=0,

deci

x∈{0,3}.x\in\{0,3\}.
  1. Numerele naturale de două cifre sunt 10,11,…,9910,11,\ldots,99, în total
99−10+1=9099-10+1=90

numere.

Condiția n+1∈N\sqrt{n+1}\in\mathbb N este echivalentă cu faptul că n+1n+1 este pătrat perfect. Deoarece

11≤n+1≤100,11\le n+1\le 100,

pătratele perfecte posibile sunt

42,52,62,72,82,92,102,4^2,5^2,6^2,7^2,8^2,9^2,10^2,

adică sunt 77 cazuri favorabile. Probabilitatea este

P=790.P=\frac{7}{90}.
  1. Vectorii directori ai dreptelor OAOA, respectiv BCBC, sunt
OA→=(1,2),BC→=(5−3,a−0)=(2,a).\overrightarrow{OA}=(1,2),\qquad \overrightarrow{BC}=(5-3,a-0)=(2,a).

Pentru ca dreptele să fie paralele, vectorii trebuie să fie coliniari:

∣122a∣=0.\begin{vmatrix} 1&2\\ 2&a \end{vmatrix}=0.

Astfel,

a−4=0,a-4=0,

de unde

a=4.a=4.
  1. Triunghiul ABCABC este dreptunghic în AA, iar ∠B=π3\angle B=\frac{\pi}{3}. Latura ACAC este opusă unghiului BB, iar latura ABAB este alăturată acestui unghi, deci
tan⁡B=ACAB.\tan B=\frac{AC}{AB}.

Cum

tan⁡π3=3,\tan\frac{\pi}{3}=\sqrt3,

obținem

3=9AB.\sqrt3=\frac{9}{AB}.

Prin urmare,

AB=93=33.AB=\frac{9}{\sqrt3}=3\sqrt3.

SUBIECTUL al II-lea

1.

Se consideră

A(x)=(1xx00x−1x11).A(x)= \begin{pmatrix} 1 & x & x \\ 0 & 0 & x-1 \\ x & 1 & 1 \end{pmatrix}.
  • a) Pentru x=2x=2,
A(2)=(122001211).A(2)= \begin{pmatrix} 1&2&2\\ 0&0&1\\ 2&1&1 \end{pmatrix}.

Dezvoltăm determinantul după linia a doua:

det⁡A(2)=−1⋅∣1221∣=−(1⋅1−2⋅2).\det A(2)=-1\cdot \begin{vmatrix} 1&2\\ 2&1 \end{vmatrix} =-\left(1\cdot 1-2\cdot 2\right).

Deci

det⁡A(2)=−(1−4)=3.\det A(2)=-(1-4)=3.
  • b) Avem
A(1)=(111000111).A(1)= \begin{pmatrix} 1&1&1\\ 0&0&0\\ 1&1&1 \end{pmatrix}.

Fiecare coloană a lui A(1)A(1) este vectorul (101)\begin{pmatrix}1\\0\\1\end{pmatrix}. Prin urmare,

A(x)A(1)=(1+x1+x1+xx−1x−1x−1x+1x+1x+1).A(x)A(1)= \begin{pmatrix} 1+x&1+x&1+x\\ x-1&x-1&x-1\\ x+1&x+1&x+1 \end{pmatrix}.

Pe de altă parte,

2A(x)=(22x2x002x−22x22).2A(x)= \begin{pmatrix} 2&2x&2x\\ 0&0&2x-2\\ 2x&2&2 \end{pmatrix}.

Din egalitatea matricelor, comparând elementul de pe linia a doua, coloana întâi, obținem

x−1=0,x-1=0,

deci x=1x=1.

Verificare pentru x=1x=1:

A(1)A(1)=(222000222)=2A(1).A(1)A(1)= \begin{pmatrix} 2&2&2\\ 0&0&0\\ 2&2&2 \end{pmatrix} =2A(1).

Rezultă că numărul real cerut este

x=1.x=1.
  • c) Calculăm determinantul matricei A(x)A(x). Dezvoltând după linia a doua,
det⁡A(x)=−(x−1)∣1xx1∣.\det A(x)=-(x-1) \begin{vmatrix} 1&x\\ x&1 \end{vmatrix}.

Astfel,

det⁡A(x)=−(x−1)(1−x2)=(x−1)(x2−1)=(x−1)2(x+1).\det A(x)=-(x-1)(1-x^2)=(x-1)(x^2-1)=(x-1)^2(x+1).

Dacă A(x)A(x) este inversabilă, atunci

det⁡A(x)≠0  ⟺  x≠1 și x≠−1.\det A(x)\ne 0 \iff x\ne 1 \text{ și } x\ne -1.

Pentru matricea A(−x)A(-x),

det⁡A(−x)=(−x−1)2(−x+1)=(x+1)2(1−x).\det A(-x)=(-x-1)^2(-x+1)=(x+1)^2(1-x).

Cum x≠1x\ne 1 și x≠−1x\ne -1, rezultă

det⁡A(−x)≠0.\det A(-x)\ne 0.

Deci matricea A(−x)A(-x) este inversabilă.

2.

Pe R\mathbb R este definită legea

x∘y=xy+2x+2y−14.x\circ y=xy+\frac{2x+2y-1}{4}.
  • a) Calculăm direct:
1∘1=1⋅1+2⋅1+2⋅1−14=1+34=74.1\circ 1=1\cdot 1+\frac{2\cdot1+2\cdot1-1}{4} =1+\frac{3}{4}=\frac{7}{4}.
  • b) Pentru orice x∈Rx\in\mathbb R,
x∘12=x⋅12+2x+2⋅12−14=x2+2x4=x.x\circ \frac12=x\cdot\frac12+\frac{2x+2\cdot\frac12-1}{4} =\frac{x}{2}+\frac{2x}{4} =x.

De asemenea,

12∘x=12⋅x+2⋅12+2x−14=x2+2x4=x.\frac12\circ x=\frac12\cdot x+\frac{2\cdot\frac12+2x-1}{4} =\frac{x}{2}+\frac{2x}{4} =x.

Prin urmare,

e=12e=\frac12

este elementul neutru al legii de compoziție.

  • c) Observăm identitatea utilă
x∘y+12=xy+2x+2y−14+12=xy+x+y2+14=(x+12)(y+12).x\circ y+\frac12 =xy+\frac{2x+2y-1}{4}+\frac12 =xy+\frac{x+y}{2}+\frac14 =\left(x+\frac12\right)\left(y+\frac12\right).

Notăm φ(t)=t+12\varphi(t)=t+\frac12. Atunci

φ(x∘y)=φ(x)φ(y).\varphi(x\circ y)=\varphi(x)\varphi(y).

Folosind asociativitatea legii,

(12−x)∘(12+x)∘(12+x2)=12−x2\left(\frac12-x\right)\circ\left(\frac12+x\right)\circ\left(\frac12+x^2\right)=\frac12-x^2

este echivalentă, prin aplicarea funcției injective φ\varphi, cu

(1−x)(1+x)(1+x2)=1−x2.(1-x)(1+x)(1+x^2)=1-x^2.

Deci

(1−x2)(1+x2)=1−x2.(1-x^2)(1+x^2)=1-x^2.

Mutând totul în aceeași parte:

(1−x2)(1+x2)−(1−x2)=0(1-x^2)(1+x^2)-(1-x^2)=0 (1−x2)x2=0.(1-x^2)x^2=0.

Rezultă

x2=0sau1−x2=0,x^2=0 \quad \text{sau} \quad 1-x^2=0,

deci

x∈{−1,0,1}.x\in\{-1,0,1\}.

SUBIECTUL al III-lea

1.

Se consideră funcția

f:(1,+∞)→R,f(x)=4x3(x−1)2.f:(1,+\infty)\to\mathbb R,\qquad f(x)=\frac{4x^3}{(x-1)^2}.
  • a) Pentru x∈(1,+∞)x\in(1,+\infty), derivăm folosind regula raportului:
f′(x)=12x2(x−1)2−4x3⋅2(x−1)(x−1)4.f'(x)=\frac{12x^2(x-1)^2-4x^3\cdot 2(x-1)}{(x-1)^4}.

Scoatem factor comun 4x2(x−1)4x^2(x-1):

f′(x)=4x2(x−1)(3(x−1)−2x)(x−1)4.f'(x)=\frac{4x^2(x-1)\left(3(x-1)-2x\right)}{(x-1)^4}.

Cum

3(x−1)−2x=x−3,3(x-1)-2x=x-3,

rezultă

f′(x)=4x2(x−3)(x−1)3,x∈(1,+∞).f'(x)=\frac{4x^2(x-3)}{(x-1)^3},\quad x\in(1,+\infty).
  • b) Determinăm asimptota oblică prin împărțirea polinomială:
4x3(x−1)2=4x3x2−2x+1=4x+8+12x−8(x−1)2.\frac{4x^3}{(x-1)^2} =\frac{4x^3}{x^2-2x+1} =4x+8+\frac{12x-8}{(x-1)^2}.

Deoarece

lim⁡x→+∞12x−8(x−1)2=0,\lim_{x\to+\infty}\frac{12x-8}{(x-1)^2}=0,

asimptota oblică spre +∞+\infty este

y=4x+8.y=4x+8.
  • c) Funcția ff este continuă pe (1,+∞)(1,+\infty), iar
f′(x)=4x2(x−3)(x−1)3.f'(x)=\frac{4x^2(x-3)}{(x-1)^3}.

Pentru x∈(1,+∞)x\in(1,+\infty), avem 4x2>04x^2>0 și (x−1)3>0(x-1)^3>0, deci semnul lui f′(x)f'(x) este semnul lui x−3x-3. Rezultă că ff este strict descrescătoare pe (1,3)(1,3) și strict crescătoare pe (3,+∞)(3,+\infty).

Mai mult,

lim⁡x→1+f(x)=+∞,f(3)=4⋅27(3−1)2=27,\lim_{x\to 1^+}f(x)=+\infty,\qquad f(3)=\frac{4\cdot 27}{(3-1)^2}=27,

și

lim⁡x→+∞f(x)=+∞.\lim_{x\to+\infty}f(x)=+\infty.

Astfel, pe intervalul (1,3)(1,3), funcția ia strict descrescător toate valorile din (27,+∞)(27,+\infty), iar pe intervalul (3,+∞)(3,+\infty), funcția ia strict crescător toate valorile din (27,+∞)(27,+\infty).

Prin urmare, pentru orice m∈(27,+∞)m\in(27,+\infty), ecuația

f(x)=mf(x)=m

are exact o soluție în (1,3)(1,3) și exact o soluție în (3,+∞)(3,+\infty), deci are exact două soluții pe (1,+∞)(1,+\infty).

2.

Se consideră funcția

f:(0,+∞)→R,f(x)=x+1+xln⁡x.f:(0,+\infty)\to\mathbb R,\qquad f(x)=x+1+x\ln x.
  • a) Deoarece
f(x)−xln⁡x=x+1,f(x)-x\ln x=x+1,

avem

∫13(f(x)−xln⁡x) dx=∫13(x+1) dx.\int_1^3 (f(x)-x\ln x)\,dx=\int_1^3 (x+1)\,dx.

Calculăm:

∫13(x+1) dx=[x22+x]13=(92+3)−(12+1)=6.\int_1^3 (x+1)\,dx=\left[\frac{x^2}{2}+x\right]_1^3 =\left(\frac92+3\right)-\left(\frac12+1\right)=6.
  • b) Deoarece
f(x)−x−1=xln⁡x,f(x)-x-1=x\ln x,

rezultă

∫1e(f(x)−x−1) dx=∫1exln⁡x dx.\int_1^e (f(x)-x-1)\,dx=\int_1^e x\ln x\,dx.

Prin integrare prin părți, cu u=ln⁡xu=\ln x, dv=x dxdv=x\,dx, obținem

∫xln⁡x dx=x22ln⁡x−∫x22⋅1x dx=x22ln⁡x−x24.\int x\ln x\,dx=\frac{x^2}{2}\ln x-\int\frac{x^2}{2}\cdot\frac1x\,dx =\frac{x^2}{2}\ln x-\frac{x^2}{4}.

Prin urmare,

∫1exln⁡x dx=[x22ln⁡x−x24]1e.\int_1^e x\ln x\,dx =\left[\frac{x^2}{2}\ln x-\frac{x^2}{4}\right]_1^e.

La x=ex=e, valoarea este

e22−e24=e24,\frac{e^2}{2}-\frac{e^2}{4}=\frac{e^2}{4},

iar la x=1x=1, valoarea este

0−14=−14.0-\frac14=-\frac14.

Deci

∫1e(f(x)−x−1) dx=e24−(−14)=e2+14.\int_1^e (f(x)-x-1)\,dx =\frac{e^2}{4}-\left(-\frac14\right)=\frac{e^2+1}{4}.
  • c) Avem
f(x)−xln⁡x=x+1,f(x)-x\ln x=x+1,

deci

g(x)=1(x+1)2,x∈[1,3].g(x)=\frac{1}{(x+1)^2},\quad x\in[1,3].

Volumul corpului obținut prin rotația graficului în jurul axei OxOx este

V=π∫13g2(x) dx=π∫131(x+1)4 dx.V=\pi\int_1^3 g^2(x)\,dx =\pi\int_1^3 \frac{1}{(x+1)^4}\,dx.

Calculăm:

∫1(x+1)4 dx=∫(x+1)−4 dx=−13(x+1)3.\int \frac{1}{(x+1)^4}\,dx =\int (x+1)^{-4}\,dx =-\frac{1}{3(x+1)^3}.

Astfel,

V=π[−13(x+1)3]13=π(−13⋅43+13⋅23).V=\pi\left[-\frac{1}{3(x+1)^3}\right]_1^3 =\pi\left(-\frac{1}{3\cdot 4^3}+\frac{1}{3\cdot 2^3}\right).

Deci

V=π(−1192+124)=π⋅7192=7π192.V=\pi\left(-\frac{1}{192}+\frac{1}{24}\right) =\pi\cdot\frac{7}{192} =\frac{7\pi}{192}.

Conform enunțului,

7π192=7π24a.\frac{7\pi}{192}=\frac{7\pi}{24a}.

Cum a≠0a\ne 0, putem simplifica 7π7\pi:

1192=124a.\frac{1}{192}=\frac{1}{24a}.

Rezultă

24a=192,24a=192,

de unde

a=8.a=8.

Autoevaluare pentru punctaj maxim

  • Toate cele 18 subpuncte au fost rezolvate în ordinea din subiect.
  • Au fost verificate condițiile de definiție pentru logaritm, inversabilitate și intervalele funcțiilor.
  • La matrice s-au calculat explicit determinantul și egalitatea matricială cerută.
  • La legea de compoziție s-a verificat elementul neutru bilateral și s-a folosit o transformare injectivă pentru ecuația compusă.
  • La studiul funcției s-au justificat derivata, asimptota oblică, monotonia, limitele și numărul exact de soluții.
  • Integralele și volumul de rotație au fost calculate cu formulele corespunzătoare și rezultatele finale au fost simplificate.