BacPath
Soluții · Profil Real

Soluții BAC Mate-info 2025 · Sesiunea specială

Varianta 03

Vrei să încerci subiectul mai întâi? ← Înapoi la subiect

SUBIECTUL I

  1. În progresia geometrică (bn)n1(b_n)_{n\ge 1}, termenii consecutivi verifică
b3=b2q,b_3=b_2\cdot q,

unde qq este rația. Deoarece b2=200b_2=20\ne 0, avem

q=b3b2=10020=5.q=\frac{b_3}{b_2}=\frac{100}{20}=5.

Atunci

b2=b1q,b_2=b_1\cdot q,

deci

20=5b1b1=4.20=5b_1 \Longleftrightarrow b_1=4.

Prin urmare,

b1=4.\boxed{b_1=4}.
  1. Condiția f(a)=g(a)f(a)=g(a) devine
4a+3=a3.4a+3=a-3.

Rezultă

4aa=333a=6a=2.4a-a=-3-3 \Longleftrightarrow 3a=-6 \Longleftrightarrow a=-2.

Așadar,

a=2.\boxed{a=-2}.
  1. Ecuația este
9x33=3x+2.9^x\cdot 3^3=3^{x+2}.

Scriem 9=329=3^2:

(32)x33=3x+2.(3^2)^x\cdot 3^3=3^{x+2}.

Prin regulile puterilor,

32x33=3x+232x+3=3x+2.3^{2x}\cdot 3^3=3^{x+2} \Longleftrightarrow 3^{2x+3}=3^{x+2}.

Funcția exponențială de bază 33 este injectivă, deci

2x+3=x+2.2x+3=x+2.

De aici

x=1.x=-1.

Soluția este

x=1.\boxed{x=-1}.
  1. Numerele naturale de două cifre sunt
10,11,,99,10,11,\ldots,99,

deci sunt

9910+1=9099-10+1=90

de numere.

Numerele pare de două cifre sunt

10,12,14,,98,10,12,14,\ldots,98,

iar numărul lor este

98102+1=44+1=45.\frac{98-10}{2}+1=44+1=45.

Probabilitatea cerută este

P=4590=12.P=\frac{45}{90}=\frac12.

Prin urmare,

P=12.\boxed{P=\frac12}.
  1. Avem
OB=(6,2)\overrightarrow{OB}=(6,2)

și

AC=(41,a3)=(3,a3).\overrightarrow{AC}=(4-1,a-3)=(3,a-3).

Condiția ca dreptele ACAC și OBOB să fie paralele este echivalentă cu faptul că vectorii AC\overrightarrow{AC} și OB\overrightarrow{OB} sunt coliniari. Așadar,

3a362=0.\begin{vmatrix} 3&a-3\\ 6&2 \end{vmatrix} =0.

Calculăm determinantul:

326(a3)=0.3\cdot 2-6(a-3)=0.

Rezultă

66a+18=0246a=0a=4.6-6a+18=0 \Longleftrightarrow 24-6a=0 \Longleftrightarrow a=4.

Numărul real cerut este

a=4.\boxed{a=4}.
  1. Triunghiul ABCABC este dreptunghic în AA, deci BCBC este ipotenuza. Din enunț,
BC=AB2.BC=AB\sqrt2.

Aplicăm teorema lui Pitagora:

BC2=AB2+AC2.BC^2=AB^2+AC^2.

Înlocuind BC=AB2BC=AB\sqrt2, obținem

(AB2)2=AB2+AC2,(AB\sqrt2)^2=AB^2+AC^2,

adică

2AB2=AB2+AC2.2AB^2=AB^2+AC^2.

Prin urmare,

AC2=AB2.AC^2=AB^2.

Cum lungimile sunt pozitive, rezultă

AC=AB.AC=AB.

Aria triunghiului dreptunghic este

AABC=ABAC2.\mathcal A_{ABC}=\frac{AB\cdot AC}{2}.

Deoarece aria este 3232 și AB=ACAB=AC, avem

AC22=32.\frac{AC^2}{2}=32.

Rezultă

AC2=64,AC^2=64,

deci

AC=8.\boxed{AC=8}.

SUBIECTUL al II-lea

1.

Se consideră

M(x)=(2x3x3x2x100x+1).M(x)= \begin{pmatrix} 2x&3x&-3\\ -x&-2x&1\\ 0&0&x+1 \end{pmatrix}.
  • a) Pentru x=0x=0,
M(0)=(003001001).M(0)= \begin{pmatrix} 0&0&-3\\ 0&0&1\\ 0&0&1 \end{pmatrix}.

Primele două coloane ale matricei M(0)M(0) sunt coloane nule. Prin urmare, determinantul este nul:

det(M(0))=0.\boxed{\det(M(0))=0}.
  • b) Calculăm produsul M(x)M(y)M(x)M(y):
M(x)M(y)=(xy03(x+y+1)0xyx+y+100xy+x+y+1).M(x)M(y)= \begin{pmatrix} xy&0&-3(x+y+1)\\ 0&xy&x+y+1\\ 0&0&xy+x+y+1 \end{pmatrix}.

Atunci

M(x)M(y)xyI3=(003(x+y+1)00x+y+100x+y+1).M(x)M(y)-xyI_3= \begin{pmatrix} 0&0&-3(x+y+1)\\ 0&0&x+y+1\\ 0&0&x+y+1 \end{pmatrix}.

Scoatem factor comun x+y+1x+y+1:

M(x)M(y)xyI3=(x+y+1)(003001001).M(x)M(y)-xyI_3 =(x+y+1) \begin{pmatrix} 0&0&-3\\ 0&0&1\\ 0&0&1 \end{pmatrix}.

Dar

(003001001)=M(0).\begin{pmatrix} 0&0&-3\\ 0&0&1\\ 0&0&1 \end{pmatrix} =M(0).

Prin urmare,

M(x)M(y)xyI3=(x+y+1)M(0)\boxed{M(x)M(y)-xyI_3=(x+y+1)M(0)}

pentru orice x,yRx,y\in\mathbb R.

  • c) Folosim relația demonstrată la punctul b).

Pentru M(1)M(x)M(1)M(x), substituim în relația de la b) prima variabilă cu 11 și a doua variabilă cu xx:

M(1)M(x)xI3=(x+2)M(0),M(1)M(x)-xI_3=(x+2)M(0),

deci

M(1)M(x)=xI3+(x+2)M(0).M(1)M(x)=xI_3+(x+2)M(0).

Pentru M(2)M(x2)M(2)M\left(\frac{x}{2}\right), substituim prima variabilă cu 22 și a doua variabilă cu x2\frac{x}{2}:

M(2)M(x2)xI3=(2+x2+1)M(0).M(2)M\left(\frac{x}{2}\right)-xI_3 =\left(2+\frac{x}{2}+1\right)M(0).

Astfel,

M(2)M(x2)=xI3+(x2+3)M(0).M(2)M\left(\frac{x}{2}\right) =xI_3+\left(\frac{x}{2}+3\right)M(0).

Scădem cele două egalități:

M(1)M(x)M(2)M(x2)=(x+2x23)M(0).M(1)M(x)-M(2)M\left(\frac{x}{2}\right) =\left(x+2-\frac{x}{2}-3\right)M(0).

Deci

M(1)M(x)M(2)M(x2)=(x21)M(0).M(1)M(x)-M(2)M\left(\frac{x}{2}\right) =\left(\frac{x}{2}-1\right)M(0).

Condiția din enunț devine

(x21)M(0)=2M(0).\left(\frac{x}{2}-1\right)M(0)=2M(0).

Matricea M(0)M(0) nu este matricea nulă, de exemplu elementul de pe poziția (2,3)(2,3) este 11. Comparând acest element, obținem

x21=2.\frac{x}{2}-1=2.

Rezultă

x2=3,\frac{x}{2}=3,

deci

x=6.\boxed{x=6}.

2.

Pe R\mathbb R este definită legea

xy=5(x1)(y1)+1.x*y=5(x-1)(y-1)+1.
  • a) Calculăm direct:
13=5(11)(31)+1.1*3=5(1-1)(3-1)+1.

Deoarece 11=01-1=0, rezultă

13=502+1=1.1*3=5\cdot 0\cdot 2+1=1.

Așadar,

13=1.\boxed{1*3=1}.
  • b) Arătăm că e=65e=\frac65 este element neutru. Pentru orice xRx\in\mathbb R,
x65=5(x1)(651)+1.x*\frac65 =5(x-1)\left(\frac65-1\right)+1.

Cum

651=15,\frac65-1=\frac15,

avem

x65=5(x1)15+1=x1+1=x.x*\frac65=5(x-1)\cdot \frac15+1=x-1+1=x.

De asemenea,

65x=5(651)(x1)+1=515(x1)+1=x.\frac65*x =5\left(\frac65-1\right)(x-1)+1 =5\cdot \frac15(x-1)+1=x.

Prin urmare,

e=65\boxed{e=\frac65}

este elementul neutru al legii *.

  • c) Legea este comutativă, deoarece formula
xy=5(x1)(y1)+1x*y=5(x-1)(y-1)+1

este simetrică în xx și yy. Astfel, numărul m25\frac{m}{25} este simetricul elementului nn dacă

nm25=e=65.n*\frac{m}{25}=e=\frac65.

Scriem condiția:

5(n1)(m251)+1=65.5(n-1)\left(\frac{m}{25}-1\right)+1=\frac65.

Deoarece

m251=m2525,\frac{m}{25}-1=\frac{m-25}{25},

rezultă

5(n1)m2525+1=65.5(n-1)\cdot \frac{m-25}{25}+1=\frac65.

Simplificăm:

(n1)(m25)5+1=65.\frac{(n-1)(m-25)}{5}+1=\frac65.

Prin urmare,

(n1)(m25)5=15,\frac{(n-1)(m-25)}{5}=\frac15,

deci

(n1)(m25)=1.(n-1)(m-25)=1.

Factorii n1n-1 și m25m-25 sunt numere întregi. Cum produsul lor este 11, avem cazurile:

{n1=1,m25=1,sau{n1=1,m25=1.\begin{cases} n-1=1,\\ m-25=1, \end{cases} \quad\text{sau}\quad \begin{cases} n-1=-1,\\ m-25=-1. \end{cases}

Din primul caz obținem

n=2,m=26.n=2,\qquad m=26.

Din al doilea caz obținem

n=0,m=24.n=0,\qquad m=24.

Ambele perechi sunt formate din numere naturale. Așadar,

(m,n){(26,2),(24,0)}.\boxed{(m,n)\in\{(26,2),(24,0)\}}.

SUBIECTUL al III-lea

1.

Se consideră funcția

f:(0,+)R,f(x)=2x2+lnxx.f:(0,+\infty)\to\mathbb R,\qquad f(x)=\frac{2x-2+\ln x}{x}.
  • a) Pentru x(0,+)x\in(0,+\infty), scriem
f(x)=22x+lnxx.f(x)=2-\frac{2}{x}+\frac{\ln x}{x}.

Derivăm termen cu termen:

(2)=0,(2x)=2x2.\left(2\right)'=0,\qquad \left(-\frac{2}{x}\right)'=\frac{2}{x^2}.

Pentru ultimul termen,

(lnxx)=1xxlnx1x2=1lnxx2.\left(\frac{\ln x}{x}\right)' =\frac{\frac1x\cdot x-\ln x\cdot 1}{x^2} =\frac{1-\ln x}{x^2}.

Prin urmare,

f(x)=2x2+1lnxx2=3lnxx2.f'(x)=\frac{2}{x^2}+\frac{1-\ln x}{x^2} =\frac{3-\ln x}{x^2}.

Așadar,

f(x)=3lnxx2,x(0,+).\boxed{f'(x)=\frac{3-\ln x}{x^2}},\qquad x\in(0,+\infty).
  • b) Trebuie să calculăm
limx1f(x)lnx.\lim_{x\to 1}\frac{f(x)}{\ln x}.

Avem

limx1f(x)=f(1)=22+ln11=0\lim_{x\to1}f(x)=f(1)=\frac{2-2+\ln 1}{1}=0

și

limx1lnx=0,\lim_{x\to1}\ln x=0,

deci este o formă nedeterminată de tip 00\frac00. Aplicăm regula lui l’Hôpital:

limx1f(x)lnx=limx1f(x)(lnx).\lim_{x\to1}\frac{f(x)}{\ln x} =\lim_{x\to1}\frac{f'(x)}{(\ln x)'}.

Folosind rezultatul de la punctul a),

f(x)(lnx)=3lnxx21x=3lnxx.\frac{f'(x)}{(\ln x)'} =\frac{\frac{3-\ln x}{x^2}}{\frac1x} =\frac{3-\ln x}{x}.

Prin urmare,

limx1f(x)lnx=limx13lnxx=301=3.\lim_{x\to1}\frac{f(x)}{\ln x} =\lim_{x\to1}\frac{3-\ln x}{x} =\frac{3-0}{1}=3.

Deci

limx1f(x)lnx=3.\boxed{\lim_{x\to1}\frac{f(x)}{\ln x}=3}.
  • c) Pentru x(0,+)x\in(0,+\infty), avem
f(x)=3lnxx2.f'(x)=\frac{3-\ln x}{x^2}.

Cum x2>0x^2>0, semnul derivatei este semnul lui 3lnx3-\ln x. Astfel,

3lnx=0lnx=3x=e3.3-\ln x=0 \Longleftrightarrow \ln x=3 \Longleftrightarrow x=e^3.

Rezultă că ff este strict crescătoare pe (0,e3)(0,e^3) și strict descrescătoare pe (e3,+)(e^3,+\infty).

Calculăm valoarea maximă:

f(e3)=2e32+ln(e3)e3=2e32+3e3=2e3+1e3=2+1e3.f(e^3)=\frac{2e^3-2+\ln(e^3)}{e^3} =\frac{2e^3-2+3}{e^3} =\frac{2e^3+1}{e^3} =2+\frac{1}{e^3}.

Deoarece e>1e>1, avem

0<1e3<1,0<\frac1{e^3}<1,

deci

2<2+1e3<3.2<2+\frac1{e^3}<3.

Mai mult,

limx0+f(x)=,\lim_{x\to0^+}f(x)=-\infty,

iar funcția este continuă pe (0,+)(0,+\infty). Prin urmare, ecuația f(x)=mf(x)=m are cel puțin o soluție pentru orice

m2+1e3.m\le 2+\frac1{e^3}.

Cel mai mare număr întreg cu această proprietate este

m=2.\boxed{m=2}.

Verificare: pentru m=2m=2,

f(x)=22x2+lnxx=2lnx=2,f(x)=2 \Longleftrightarrow \frac{2x-2+\ln x}{x}=2 \Longleftrightarrow \ln x=2,

de unde x=e2x=e^2, care aparține domeniului.

2.

Se consideră funcția

f:RR,f(x)=x+4ex.f:\mathbb R\to\mathbb R,\qquad f(x)=\frac{x+4}{e^x}.
  • a) Avem
f(x)ex=x+4exex=x+4.f(x)e^x=\frac{x+4}{e^x}\cdot e^x=x+4.

Prin urmare,

02f(x)exdx=02(x+4)dx.\int_0^2 f(x)e^x\,dx =\int_0^2 (x+4)\,dx.

Calculăm:

02(x+4)dx=[x22+4x]02=(42+8)0=10.\int_0^2 (x+4)\,dx =\left[\frac{x^2}{2}+4x\right]_0^2 =\left(\frac{4}{2}+8\right)-0 =10.

Așadar,

02f(x)exdx=10.\boxed{\int_0^2 f(x)e^x\,dx=10}.
  • b) Calculăm
01f(x)dx=01(x+4)exdx.\int_0^1 f(x)\,dx =\int_0^1 (x+4)e^{-x}\,dx.

Observăm că

((x+5)ex)=ex+(x+5)ex=(x+4)ex.\left(-(x+5)e^{-x}\right)' =-e^{-x}+(x+5)e^{-x} =(x+4)e^{-x}.

Deci

01(x+4)exdx=[(x+5)ex]01.\int_0^1 (x+4)e^{-x}\,dx =\left[-(x+5)e^{-x}\right]_0^1.

Calculăm:

[(x+5)ex]01=6e1(5e0)=6e+5.\left[-(x+5)e^{-x}\right]_0^1 =-6e^{-1}-\left(-5e^0\right) =-\frac6e+5.

Prin urmare,

01f(x)dx=56e.\boxed{\int_0^1 f(x)\,dx=5-\frac6e}.
  • c) Pentru fiecare nNn\in\mathbb N^*,
In=01xnf(x)dx.I_n=\int_0^1 \frac{x^n}{f(x)}\,dx.

Deoarece

f(x)=x+4ex,f(x)=\frac{x+4}{e^x},

iar x+4>0x+4>0 și ex>0e^x>0 pe [0,1][0,1], integralele sunt bine definite.

Calculăm:

In+1+4In=01xn+1f(x)dx+401xnf(x)dx.I_{n+1}+4I_n =\int_0^1 \frac{x^{n+1}}{f(x)}\,dx +4\int_0^1 \frac{x^n}{f(x)}\,dx.

Prin liniaritatea integralei,

In+1+4In=01xn+1+4xnf(x)dx.I_{n+1}+4I_n =\int_0^1 \frac{x^{n+1}+4x^n}{f(x)}\,dx.

Factorizăm:

xn+1+4xn=xn(x+4).x^{n+1}+4x^n=x^n(x+4).

Atunci

In+1+4In=01xn(x+4)x+4exdx=01xnexdx.I_{n+1}+4I_n =\int_0^1 \frac{x^n(x+4)}{\frac{x+4}{e^x}}\,dx =\int_0^1 x^n e^x\,dx.

Pentru x[0,1]x\in[0,1], avem

exe.e^x\le e.

De asemenea, xn0x^n\ge 0, deci

xnexexn.x^n e^x\le e x^n.

Prin urmare,

In+1+4Ine01xndx.I_{n+1}+4I_n \le e\int_0^1 x^n\,dx.

Calculăm

01xndx=[xn+1n+1]01=1n+1.\int_0^1 x^n\,dx=\left[\frac{x^{n+1}}{n+1}\right]_0^1=\frac1{n+1}.

Rezultă

In+1+4Inen+1,\boxed{I_{n+1}+4I_n\le \frac{e}{n+1}},

pentru orice nNn\in\mathbb N^*.

Autoevaluare pentru punctaj maxim

  • Toate cele 18 subpuncte au fost rezolvate în ordinea din subiect.
  • Au fost verificate condițiile de definiție pentru logaritmi, funcția exponențială, integralele cu 1f(x)\frac{1}{f(x)} și lungimile din geometrie.
  • La matrice s-au calculat explicit determinantul nul, produsul M(x)M(y)M(x)M(y) și ecuația matricială folosind relația demonstrată.
  • La legea de compoziție s-au verificat elementul neutru bilateral și condiția de simetric prin raportare la elementul neutru.
  • La studiul funcției s-au justificat derivata, monotonia, valoarea maximă și alegerea celui mai mare număr întreg.
  • Integralele și inegalitatea cu InI_n au fost calculate cu pași expliciți, iar rezultatele finale sunt simplificate și marcate clar.