BacPath
Soluții · Profil Real

Soluții BAC Mate-info 2024 · Simulare / model

Model oficial

Vrei să încerci subiectul mai întâi? ← Înapoi la subiect

SUBIECTUL I

1. Avem:

2(1−2i)+i(4+i)=2−4i+4i+i2=2+i2.2(1-2i)+i(4+i)=2-4i+4i+i^2=2+i^2.

Cum i2=−1i^2=-1, rezultă

2+i2=2−1=1.2+i^2=2-1=1.

Deci 2(1−2i)+i(4+i)=12(1-2i)+i(4+i)=1.

2. Punctul A(3,−3)A(3,-3) aparține graficului funcției dacă și numai dacă f(3)=−3f(3)=-3.

Calculăm:

f(3)=32+3a−a=9+2a.f(3)=3^2+3a-a=9+2a.

Prin urmare:

9+2a=−3⟺2a=−12⟺a=−6.9+2a=-3 \Longleftrightarrow 2a=-12 \Longleftrightarrow a=-6.

Răspuns:

a=−6.\boxed{a=-6}.

3. Condiția de existență este:

x2+8>0,8−2x>0.x^2+8>0,\qquad 8-2x>0.

Prima inegalitate este adevărată pentru orice x∈Rx\in\mathbb{R}, iar a doua dă x<4x<4.

Deoarece funcția logaritmică de bază 22 este injectivă, ecuația devine:

x2+8=8−2x.x^2+8=8-2x.

Rezultă:

x2+2x=0⟺x(x+2)=0,x^2+2x=0 \Longleftrightarrow x(x+2)=0,

de unde

x=0saux=−2.x=0 \quad \text{sau} \quad x=-2.

Ambele valori verifică x<4x<4. Soluția este:

{−2,0}.\boxed{\{-2,0\}}.

4. Cifra zecilor trebuie să fie pară și să aparțină mulțimii

A={1,2,3,4,5}.A=\{1,2,3,4,5\}.

Astfel, cifra zecilor poate fi 22 sau 44, deci avem 22 alegeri.

Pentru fiecare alegere a cifrei zecilor, cifra unităților poate fi aleasă dintre celelalte 44 cifre, deoarece cifrele trebuie să fie distincte.

Numărul total de numere este:

2⋅4=8.2\cdot 4=8.

Răspuns:

8.\boxed{8}.

5. Avem:

OA→=(0,3),OB→=(4,0).\overrightarrow{OA}=(0,3),\qquad \overrightarrow{OB}=(4,0).

Atunci:

OA→+OB→=(0,3)+(4,0)=(4,3).\overrightarrow{OA}+\overrightarrow{OB}=(0,3)+(4,0)=(4,3).

Cum OC→=(4,3)\overrightarrow{OC}=(4,3), rezultă:

C(4,3).\boxed{C(4,3)}.

6. Fie DD piciorul înălțimii din AA pe dreapta BCBC. Triunghiul este ascuțitunghic, deci DD aparține segmentului BCBC.

În triunghiul dreptunghic ABDABD, avem AB=5AB=5 și AD=4AD=4, deci:

BD2=AB2−AD2=52−42=25−16=9,BD^2=AB^2-AD^2=5^2-4^2=25-16=9,

de unde

BD=3.BD=3.

În triunghiul dreptunghic ACDACD, unghiul de la CC este π4\frac{\pi}{4}. Atunci:

tan⁡C=ADCD.\tan C=\frac{AD}{CD}.

Cum tan⁡π4=1\tan \frac{\pi}{4}=1, rezultă:

1=4CD⟺CD=4.1=\frac{4}{CD}\Longleftrightarrow CD=4.

Prin urmare:

BC=BD+DC=3+4=7.BC=BD+DC=3+4=7.

Deci

BC=7.\boxed{BC=7}.

SUBIECTUL al II-lea

1. Se consideră

A(a)=(001a−1a100).A(a)= \begin{pmatrix} 0&0&1\\ a&-1&a\\ 1&0&0 \end{pmatrix}.

a) Pentru a=1a=1,

A(1)=(0011−11100).A(1)= \begin{pmatrix} 0&0&1\\ 1&-1&1\\ 1&0&0 \end{pmatrix}.

Dezvoltăm determinantul după prima linie:

det⁡(A(1))=1⋅∣1−110∣=1⋅(1⋅0−(−1)⋅1)=1.\det(A(1))= 1\cdot \begin{vmatrix} 1&-1\\ 1&0 \end{vmatrix} =1\cdot(1\cdot 0-(-1)\cdot 1)=1.

Deci

det⁡(A(1))=1.\boxed{\det(A(1))=1}.

b) Calculăm produsul:

A(a)A(b)=(001a−1a100)(001b−1b100).A(a)A(b)= \begin{pmatrix} 0&0&1\\ a&-1&a\\ 1&0&0 \end{pmatrix} \begin{pmatrix} 0&0&1\\ b&-1&b\\ 1&0&0 \end{pmatrix}.

Rezultă:

A(a)A(b)=(100a−b1a−b001).A(a)A(b)= \begin{pmatrix} 1&0&0\\ a-b&1&a-b\\ 0&0&1 \end{pmatrix}.

Pe de altă parte,

A(a)−A(b)+I3=(000a−b0a−b000)+(100010001)=(100a−b1a−b001).A(a)-A(b)+I_3= \begin{pmatrix} 0&0&0\\ a-b&0&a-b\\ 0&0&0 \end{pmatrix} + \begin{pmatrix} 1&0&0\\ 0&1&0\\ 0&0&1 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 1&0&0\\ a-b&1&a-b\\ 0&0&1 \end{pmatrix}.

Prin urmare:

A(a)A(b)=A(a)−A(b)+I3\boxed{A(a)A(b)=A(a)-A(b)+I_3}

pentru orice a,b∈Ra,b\in\mathbb{R}.

c) Din relația demonstrată la punctul b), pentru a=ba=b, obținem:

A(a)2=A(a)−A(a)+I3=I3.A(a)^2=A(a)-A(a)+I_3=I_3.

Deci A(a)−1=A(a)A(a)^{-1}=A(a), pentru orice a∈Ra\in\mathbb{R}.

Ecuația este:

A(1)⋅X⋅A(0)=I3.A(1)\cdot X\cdot A(0)=I_3.

Înmulțim la stânga cu A(1)−1=A(1)A(1)^{-1}=A(1) și la dreapta cu A(0)−1=A(0)A(0)^{-1}=A(0):

X=A(1)A(0).X=A(1)A(0).

Folosind formula de la b):

X=A(1)−A(0)+I3.X=A(1)-A(0)+I_3.

Calculăm:

A(1)−A(0)=(000101000).A(1)-A(0)= \begin{pmatrix} 0&0&0\\ 1&0&1\\ 0&0&0 \end{pmatrix}.

Prin urmare:

X=(100111001).X= \begin{pmatrix} 1&0&0\\ 1&1&1\\ 0&0&1 \end{pmatrix}.

Răspuns:

X=(100111001)\boxed{ X= \begin{pmatrix} 1&0&0\\ 1&1&1\\ 0&0&1 \end{pmatrix}}

2. Pe M=[3,+∞)M=[3,+\infty) se definește

x∘y=m(x−3)(y−3)+3,m>0.x\circ y=m(x-3)(y-3)+3,\qquad m>0.

a) Pentru orice m∈(0,+∞)m\in(0,+\infty),

3∘5=m(3−3)(5−3)+3=m⋅0⋅2+3=3.3\circ 5=m(3-3)(5-3)+3=m\cdot 0\cdot 2+3=3.

Deci

3∘5=3.\boxed{3\circ 5=3}.

b) Pentru m=2m=2, legea devine:

x∘y=2(x−3)(y−3)+3.x\circ y=2(x-3)(y-3)+3.

Verificăm pentru e=72e=\frac72:

x∘e=2(x−3)(72−3)+3=2(x−3)⋅12+3=x−3+3=x.x\circ e=2(x-3)\left(\frac72-3\right)+3 =2(x-3)\cdot\frac12+3=x-3+3=x.

De asemenea:

e∘x=2(72−3)(x−3)+3=2⋅12(x−3)+3=x.e\circ x=2\left(\frac72-3\right)(x-3)+3 =2\cdot\frac12(x-3)+3=x.

Cum e=72∈[3,+∞)e=\frac72\in[3,+\infty), rezultă că

e=72\boxed{e=\frac72}

este elementul neutru al legii de compoziție.

c) Pentru m=1m=1, avem:

x∘y=(x−3)(y−3)+3.x\circ y=(x-3)(y-3)+3.

Pentru x,y∈Mx,y\in M, avem x−3≥0x-3\ge 0 și y−3≥0y-3\ge 0, deci radicalii sunt bine definiți. În plus, f(x)=3+x−3≥3f(x)=3+\sqrt{x-3}\ge 3, deci f(x)∈Mf(x)\in M, iar f(x)∘f(y)f(x)\circ f(y) este bine definit.

Calculăm:

f(x∘y)=3+x∘y−3=3+(x−3)(y−3).f(x\circ y)=3+\sqrt{x\circ y-3} =3+\sqrt{(x-3)(y-3)}.

Cum x−3≥0x-3\ge 0 și y−3≥0y-3\ge 0,

(x−3)(y−3)=x−3y−3.\sqrt{(x-3)(y-3)}=\sqrt{x-3}\sqrt{y-3}.

Deci:

f(x∘y)=3+x−3y−3.f(x\circ y)=3+\sqrt{x-3}\sqrt{y-3}.

Pe de altă parte:

f(x)∘f(y)=(f(x)−3)(f(y)−3)+3=x−3y−3+3.f(x)\circ f(y)=\bigl(f(x)-3\bigr)\bigl(f(y)-3\bigr)+3 =\sqrt{x-3}\sqrt{y-3}+3.

Prin urmare:

f(x∘y)=f(x)∘f(y)\boxed{f(x\circ y)=f(x)\circ f(y)}

pentru orice x,y∈Mx,y\in M.

SUBIECTUL al III-lea

1. Se consideră funcția

f:(1,+∞)→R,f(x)=x−e−xx−1.f:(1,+\infty)\to\mathbb{R},\qquad f(x)=x-\frac{e^{-x}}{x-1}.

a) Derivăm funcția pe (1,+∞)(1,+\infty). Notăm

g(x)=e−xx−1=e−x(x−1)−1.g(x)=\frac{e^{-x}}{x-1}=e^{-x}(x-1)^{-1}.

Atunci:

g′(x)=−e−x(x−1)−1−e−x(x−1)−2.g'(x)=-e^{-x}(x-1)^{-1}-e^{-x}(x-1)^{-2}.

Aducând la același numitor:

g′(x)=−e−x(x−1)+e−x(x−1)2=−xe−x(x−1)2.g'(x)=-\frac{e^{-x}(x-1)+e^{-x}}{(x-1)^2} =-\frac{xe^{-x}}{(x-1)^2}.

Prin urmare:

f′(x)=1−g′(x)=1+xe−x(x−1)2=(x−1)2+xe−x(x−1)2.f'(x)=1-g'(x)=1+\frac{xe^{-x}}{(x-1)^2} =\frac{(x-1)^2+xe^{-x}}{(x-1)^2}.

Deci

f′(x)=(x−1)2+xe−x(x−1)2,x∈(1,+∞).\boxed{f'(x)=\frac{(x-1)^2+xe^{-x}}{(x-1)^2}},\qquad x\in(1,+\infty).

b) Asimptota oblică spre +∞+\infty are forma y=ax+by=ax+b, unde:

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

Avem:

f(x)x=1−e−xx(x−1),\frac{f(x)}{x}=1-\frac{e^{-x}}{x(x-1)},

deci

a=1.a=1.

Apoi:

b=lim⁡x→+∞(f(x)−x)=lim⁡x→+∞(−e−xx−1)=0.b=\lim_{x\to+\infty}\bigl(f(x)-x\bigr) =\lim_{x\to+\infty}\left(-\frac{e^{-x}}{x-1}\right)=0.

Asimptota oblică este:

y=x.\boxed{y=x}.

c) Funcția este continuă și derivabilă pe (1,+∞)(1,+\infty). Din punctul a),

f′(x)=(x−1)2+xe−x(x−1)2.f'(x)=\frac{(x-1)^2+xe^{-x}}{(x-1)^2}.

Pentru orice x>1x>1, avem (x−1)2>0(x-1)^2>0, x>0x>0 și e−x>0e^{-x}>0, deci:

(x−1)2+xe−x>0.(x-1)^2+xe^{-x}>0.

Rezultă:

f′(x)>0,∀x∈(1,+∞).f'(x)>0,\qquad \forall x\in(1,+\infty).

Astfel, ff este strict crescătoare pe (1,+∞)(1,+\infty), deci este injectivă.

Calculăm limitele la capetele intervalului:

lim⁡x→1+f(x)=lim⁡x→1+(x−e−xx−1)=−∞,\lim_{x\to 1^+}f(x) =\lim_{x\to 1^+}\left(x-\frac{e^{-x}}{x-1}\right)=-\infty,

deoarece e−x→e−1>0e^{-x}\to e^{-1}>0, iar x−1→0+x-1\to 0^+.

De asemenea:

lim⁡x→+∞f(x)=lim⁡x→+∞(x−e−xx−1)=+∞.\lim_{x\to+\infty}f(x) =\lim_{x\to+\infty}\left(x-\frac{e^{-x}}{x-1}\right)=+\infty.

Fiind continuă și strict crescătoare, cu limitele −∞-\infty și +∞+\infty la capetele domeniului, rezultă:

f((1,+∞))=R.f\bigl((1,+\infty)\bigr)=\mathbb{R}.

Deci ff este surjectivă pe R\mathbb{R}. Cum este și injectivă, funcția este bijectivă.

2. Se consideră funcția

f:R→R,f(x)=x(x2+1)2.f:\mathbb{R}\to\mathbb{R},\qquad f(x)=\frac{x}{(x^2+1)^2}.

a) Avem:

f(x)(x2+1)2=x(x2+1)2(x2+1)2=x.f(x)(x^2+1)^2=\frac{x}{(x^2+1)^2}(x^2+1)^2=x.

Prin urmare:

∫13f(x)(x2+1)2 dx=∫13x dx=x22∣13=92−12=4.\int_1^3 f(x)(x^2+1)^2\,dx=\int_1^3 x\,dx =\left.\frac{x^2}{2}\right|_1^3 =\frac{9}{2}-\frac{1}{2}=4.

Deci

∫13f(x)(x2+1)2 dx=4.\boxed{\int_1^3 f(x)(x^2+1)^2\,dx=4}.

b) Calculăm:

∫01f(x) dx=∫01x(x2+1)2 dx.\int_0^1 f(x)\,dx=\int_0^1 \frac{x}{(x^2+1)^2}\,dx.

Folosim substituția:

u=x2+1,du=2x dx.u=x^2+1,\qquad du=2x\,dx.

Când x=0x=0, u=1u=1, iar când x=1x=1, u=2u=2. Astfel:

∫01x(x2+1)2 dx=12∫12u−2 du=12[−1u]12.\int_0^1 \frac{x}{(x^2+1)^2}\,dx =\frac12\int_1^2 u^{-2}\,du =\frac12\left[-\frac1u\right]_1^2.

Rezultă:

12(−12+1)=12⋅12=14.\frac12\left(-\frac12+1\right)=\frac12\cdot\frac12=\frac14.

Deci

∫01f(x) dx=14.\boxed{\int_0^1 f(x)\,dx=\frac14}.

c) Pentru x∈[0,1]x\in[0,1],

xf(x)=x⋅x(x2+1)2=x2(x2+1)2.xf(x)=x\cdot\frac{x}{(x^2+1)^2}=\frac{x^2}{(x^2+1)^2}.

Deoarece x≥0x\ge 0 și x2+1>0x^2+1>0, avem:

xf(x)=x2(x2+1)2=xx2+1.\sqrt{xf(x)}=\sqrt{\frac{x^2}{(x^2+1)^2}}=\frac{x}{x^2+1}.

Atunci, pentru orice n∈N∗n\in\mathbb{N}^*,

In=∫01xnxf(x) dx=∫01xn+1x2+1 dx.I_n=\int_0^1 x^n\sqrt{xf(x)}\,dx =\int_0^1 \frac{x^{n+1}}{x^2+1}\,dx.

Prin urmare:

In−In+4=∫01xn+1x2+1 dx−∫01xn+5x2+1 dx.I_n-I_{n+4} =\int_0^1 \frac{x^{n+1}}{x^2+1}\,dx -\int_0^1 \frac{x^{n+5}}{x^2+1}\,dx.

Deci:

In−In+4=∫01xn+1−xn+5x2+1 dx=∫01xn+1(1−x4)x2+1 dx.I_n-I_{n+4} =\int_0^1 \frac{x^{n+1}-x^{n+5}}{x^2+1}\,dx =\int_0^1 \frac{x^{n+1}(1-x^4)}{x^2+1}\,dx.

Cum

1−x4=(1−x2)(1+x2),1-x^4=(1-x^2)(1+x^2),

obținem:

In−In+4=∫01xn+1(1−x2) dx=∫01(xn+1−xn+3) dx.I_n-I_{n+4} =\int_0^1 x^{n+1}(1-x^2)\,dx =\int_0^1 \left(x^{n+1}-x^{n+3}\right)\,dx.

Calculăm:

In−In+4=xn+2n+2∣01−xn+4n+4∣01=1n+2−1n+4.I_n-I_{n+4} =\left.\frac{x^{n+2}}{n+2}\right|_0^1 -\left.\frac{x^{n+4}}{n+4}\right|_0^1 =\frac1{n+2}-\frac1{n+4}.

Prin urmare:

In−In+4=n+4−(n+2)(n+2)(n+4)=2(n+2)(n+4).I_n-I_{n+4} =\frac{n+4-(n+2)}{(n+2)(n+4)} =\frac{2}{(n+2)(n+4)}.

Deci

In−In+4=2(n+2)(n+4)\boxed{I_n-I_{n+4}=\frac{2}{(n+2)(n+4)}}

pentru orice n∈N∗n\in\mathbb{N}^*.

Autoevaluare pentru punctaj maxim

  • Toate cele 18 subpuncte au fost rezolvate în ordinea din subiect.
  • Au fost verificate condițiile de existență pentru logaritmi și radicali.
  • La matrice s-au folosit calcule explicite pentru determinant, produs și inversabilitate.
  • La legea de compoziție s-au verificat apartenența elementului neutru și egalitatea cerută pe domeniul MM.
  • La funcția din Subiectul al III-lea s-au justificat derivata, asimptota, monotonia, limitele și bijectivitatea.
  • Integralele au fost calculate cu pași intermediari, iar formula pentru In−In+4I_n-I_{n+4} a fost demonstrată pentru orice n∈N∗n\in\mathbb{N}^*.