BacPath
Soluții · Profil Real

Soluții BAC Mate șt. naturii 2020 · Sesiunea specială

Varianta 01

Vrei să încerci subiectul mai întâi? ← Înapoi la subiect

SUBIECTUL I

  1. Avem
log27+log26log221=log27621=log22=1.\log_2 7+\log_2 6-\log_2 21=\log_2\frac{7\cdot 6}{21} =\log_2 2=1.
  1. Pentru orice xRx\in\mathbb{R},
f(x)g(x)=x2(2x1)=x22x+1=(x1)20.f(x)-g(x)=x^2-(2x-1)=x^2-2x+1=(x-1)^2\ge 0.

Rezultă f(x)g(x)f(x)\ge g(x), pentru orice număr real xx.

  1. Ecuația este
x2+12=2x.\sqrt{x^2+12}=2x.

Deoarece membrul stâng este nenegativ, este necesar ca

x0.x\ge 0.

Ridicăm la pătrat:

x2+12=4x2.x^2+12=4x^2.

Rezultă

3x2=12    x2=4.3x^2=12 \iff x^2=4.

Ținând cont de condiția x0x\ge0, obținem x=2x=2. Verificare:

22+12=16=4=22.\sqrt{2^2+12}=\sqrt{16}=4=2\cdot2.

Prin urmare,

S={2}.\boxed{S=\{2\}}.
  1. Ecuația
x23x+2=0x^2-3x+2=0

se factorizează:

(x1)(x2)=0,(x-1)(x-2)=0,

deci soluțiile sunt x=1x=1 și x=2x=2. Ambele aparțin mulțimii

A={2,1,0,1,2}.A=\{-2,-1,0,1,2\}.

Sunt 55 cazuri posibile și 22 cazuri favorabile, deci probabilitatea este

P=25.P=\frac25.
  1. Din u=3v\vec u=3\vec v, unde u=ai+6j\vec u=a\vec i+6\vec j și v=2i+bj\vec v=2\vec i+b\vec j, obținem
ai+6j=3(2i+bj)=6i+3bj.a\vec i+6\vec j=3(2\vec i+b\vec j)=6\vec i+3b\vec j.

Egalând coeficienții:

a=6,6=3b.a=6,\qquad 6=3b.

Prin urmare

a=6,b=2.a=6,\qquad b=2.
  1. Pentru x=π4x=\frac{\pi}{4}, avem
sinπ4=cosπ4=22.\sin\frac{\pi}{4}=\cos\frac{\pi}{4}=\frac{\sqrt2}{2}.

Atunci

sin2π4cos2π4=0\sin^2\frac{\pi}{4}-\cos^2\frac{\pi}{4}=0

și

2(sinπ4+cosπ4)2=2(22+22)2=222=0.\sqrt2\left(\sin\frac{\pi}{4}+\cos\frac{\pi}{4}\right)-2 =\sqrt2\left(\frac{\sqrt2}{2}+\frac{\sqrt2}{2}\right)-2 =\sqrt2\cdot\sqrt2-2=0.

Deci

E(π4)=0.E\left(\frac{\pi}{4}\right)=0.

SUBIECTUL al II-lea

  1. Se consideră
A(x)=(x+2x+3x3x2),xR.A(x)= \begin{pmatrix} x+2 & x+3\\ x-3 & x-2 \end{pmatrix},\qquad x\in\mathbb{R}.
  • a) Calculăm determinantul:
det(A(x))=(x+2)(x2)(x+3)(x3).\det(A(x))=(x+2)(x-2)-(x+3)(x-3).

Astfel,

det(A(x))=x24(x29)=5,\det(A(x))=x^2-4-(x^2-9)=5,

pentru orice xRx\in\mathbb{R}.

  • b) Observăm că
A(x)=(x+2x+3x3x2).A(x)= \begin{pmatrix} x+2 & x+3\\ x-3 & x-2 \end{pmatrix}.

Pentru x{3,2,1,1,2,3}x\in\{-3,-2,-1,1,2,3\}, suma valorilor lui xx este 00. Sunt 66 matrice, deci

A(3)+A(2)+A(1)+A(1)+A(2)+A(3)=(12181812).A(-3)+A(-2)+A(-1)+A(1)+A(2)+A(3) = \begin{pmatrix} 12 & 18\\ -18 & -12 \end{pmatrix}.

Dar

A(0)=(2332),A(0)= \begin{pmatrix} 2 & 3\\ -3 & -2 \end{pmatrix},

deci suma este 6A(0)6A(0). Rezultă

n=6.n=6.
  • c) Avem
A(1)=(3421).A(1)= \begin{pmatrix} 3 & 4\\ -2 & -1 \end{pmatrix}.

Calculăm produsul:

A(x)A(1)=(x+2x+3x3x2)(3421)=(x3x+5x53x10).A(x)A(1)= \begin{pmatrix} x+2 & x+3\\ x-3 & x-2 \end{pmatrix} \begin{pmatrix} 3 & 4\\ -2 & -1 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} x & 3x+5\\ x-5 & 3x-10 \end{pmatrix}.

Impunem condiția

(x3x+5x53x10)=(1847).\begin{pmatrix} x & 3x+5\\ x-5 & 3x-10 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 1 & 8\\ -4 & -7 \end{pmatrix}.

Din prima egalitate rezultă x=1x=1, iar aceasta verifică toate celelalte egalități:

31+5=8,15=4,3110=7.3\cdot 1+5=8,\quad 1-5=-4,\quad 3\cdot 1-10=-7.

Prin urmare x=1x=1.

  1. Legea de compoziție este
xy=x+y+1x2+y2+1,x,yR.x*y=\frac{x+y+1}{x^2+y^2+1},\qquad x,y\in\mathbb{R}.

Numitorul este strict pozitiv, deoarece x2+y2+11x^2+y^2+1\ge 1.

  • a) Calculăm:
01=0+1+102+12+1=22=1.0*1=\frac{0+1+1}{0^2+1^2+1}=\frac22=1.
  • b) Condiția xx=1x*x=1 devine
2x+12x2+1=1.\frac{2x+1}{2x^2+1}=1.

Cum 2x2+1>02x^2+1>0, obținem

2x+1=2x2+1    2x22x=0    2x(x1)=0.2x+1=2x^2+1 \iff 2x^2-2x=0 \iff 2x(x-1)=0.

Prin urmare

x=0saux=1.x=0 \quad \text{sau} \quad x=1.
  • c) Calculăm
x(x)=x+(x)+1x2+(x)2+1=12x2+1.x*(-x)=\frac{x+(-x)+1}{x^2+(-x)^2+1} =\frac{1}{2x^2+1}.

Deoarece 2x2+11>02x^2+1\ge 1>0, rezultă

12x2+11.\frac{1}{2x^2+1}\le 1.

Deci

x(x)1,x*(-x)\le 1,

pentru orice xRx\in\mathbb{R}.

SUBIECTUL al III-lea

  1. Se consideră
f:RR,f(x)=xx2+2x+2.f:\mathbb{R}\to\mathbb{R},\qquad f(x)=x\sqrt{x^2+2x+2}.

Observăm că

x2+2x+2=(x+1)2+1>0,x^2+2x+2=(x+1)^2+1>0,

deci funcția este definită pe R\mathbb{R}.

  • a) Derivăm folosind regula produsului:
f(x)=x2+2x+2x2x+22x2+2x+2.f'(x)=\sqrt{x^2+2x+2} x\cdot \frac{2x+2}{2\sqrt{x^2+2x+2}}.

Prin aducere la același numitor:

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

Astfel,

f(x)=2x2+3x+2x2+2x+2,xR.f'(x)=\frac{2x^2+3x+2}{\sqrt{x^2+2x+2}},\qquad x\in\mathbb{R}.
  • b) Pentru x+x\to+\infty,
f(x)f(x)=2x2+3x+2x2+2x+2xx2+2x+2=2x2+3x+2x(x2+2x+2).\frac{f'(x)}{f(x)} = \frac{\frac{2x^2+3x+2}{\sqrt{x^2+2x+2}}}{x\sqrt{x^2+2x+2}} =\frac{2x^2+3x+2}{x(x^2+2x+2)}.

Împărțind la x3x^3, obținem

limx+f(x)f(x)=limx+2x+3x2+2x31+2x+2x2=0.\lim_{x\to+\infty}\frac{f'(x)}{f(x)} =\lim_{x\to+\infty} \frac{\frac{2}{x}+\frac{3}{x^2}+\frac{2}{x^3}} {1+\frac{2}{x}+\frac{2}{x^2}} =0.
  • c) Funcția ff este continuă pe R\mathbb{R}, fiind produsul unor funcții continue. Mai mult,
limx+xx2+2x+2=+,\lim_{x\to+\infty}x\sqrt{x^2+2x+2}=+\infty,

iar, deoarece pentru xx\to-\infty avem x2+2x+2x\sqrt{x^2+2x+2}\sim |x|,

limxxx2+2x+2=.\lim_{x\to-\infty}x\sqrt{x^2+2x+2}=-\infty.

Fie aRa\in\mathbb{R}. Din cele două limite, există numere reale u<vu<v astfel încât

f(u)<a<f(v).f(u)<a<f(v).

Prin teorema valorilor intermediare, există c(u,v)c\in(u,v) cu

f(c)=a.f(c)=a.

Deci, pentru orice număr real aa, ecuația f(x)=af(x)=a are cel puțin o soluție reală.

  1. Se consideră
f:RR,f(x)=xex+x.f:\mathbb{R}\to\mathbb{R},\qquad f(x)=xe^x+x.
  • a) Avem
f(x)xex=xex+xxex=x.f(x)-xe^x=xe^x+x-xe^x=x.

Prin urmare

01(f(x)xex)dx=01xdx=x2201=12.\int_0^1\left(f(x)-xe^x\right)\,dx =\int_0^1 x\,dx =\left.\frac{x^2}{2}\right|_0^1 =\frac12.
  • b) Calculăm
f(x2)=x2ex2+x2,f(x^2)=x^2e^{x^2}+x^2,

deci

1xf(x2)=xex2+x,x[1,2].\frac1x f(x^2)=xe^{x^2}+x,\qquad x\in[1,2].

Atunci

121xf(x2)dx=12xex2dx+12xdx.\int_1^2 \frac1x f(x^2)\,dx =\int_1^2 xe^{x^2}\,dx+\int_1^2 x\,dx.

Pentru prima integrală folosim substituția t=x2t=x^2, dt=2xdxdt=2x\,dx:

12xex2dx=1214etdt=12(e4e).\int_1^2 xe^{x^2}\,dx =\frac12\int_1^4 e^t\,dt =\frac12(e^4-e).

De asemenea,

12xdx=x2212=412=32.\int_1^2 x\,dx=\left.\frac{x^2}{2}\right|_1^2=\frac{4-1}{2}=\frac32.

Rezultă

121xf(x2)dx=e4e2+32=e4e+32.\int_1^2 \frac1x f(x^2)\,dx =\frac{e^4-e}{2}+\frac32 =\frac{e^4-e+3}{2}.
  • c) O primitivă a funcției f(x)=xex+xf(x)=xe^x+x este
F(x)=(x1)ex+x22+C.F(x)=(x-1)e^x+\frac{x^2}{2}+C.

Condiția F(1)=0F(1)=0

F(1)=0+12+C=0    C=12.F(1)=0+\frac12+C=0 \implies C=-\frac12.

Deci

F(x)=(x1)ex+x212.F(x)=(x-1)e^x+\frac{x^2-1}{2}.

Calculăm:

01F(x)dx=01(x1)exdx+1201(x21)dx.\int_0^1 F(x)\,dx =\int_0^1 (x-1)e^x\,dx+\frac12\int_0^1(x^2-1)\,dx.

Pentru prima integrală, o primitivă este (x2)ex(x-2)e^x, deoarece

((x2)ex)=(x1)ex.\left((x-2)e^x\right)'=(x-1)e^x.

Astfel,

01(x1)exdx=(x2)ex01=e+2.\int_0^1 (x-1)e^x\,dx =\left.(x-2)e^x\right|_0^1 =-e+2.

Pentru a doua integrală:

1201(x21)dx=12(131)=13.\frac12\int_0^1(x^2-1)\,dx =\frac12\left(\frac13-1\right) =-\frac13.

Prin urmare

01F(x)dx=2e13=53e=53e3.\int_0^1 F(x)\,dx =2-e-\frac13 =\frac53-e =\frac{5-3e}{3}.

Autoevaluare pentru punctaj maxim

  • Toate cele 18 subpuncte au fost rezolvate în ordinea din subiect.
  • Au fost verificate condițiile de domeniu relevante: radicalul din Subiectul al III-lea este pozitiv, iar numitorul legii de compoziție este strict pozitiv.
  • Calculele de algebră, matrice, probabilitate, limite, derivate și integrale au fost dezvoltate explicit.
  • Itemii de tip „Arătați” și „Demonstrați” conțin justificări complete, nu doar rezultatul final.
  • Rezultatele finale au fost simplificate și comparate cu cerințele fiecărui subpunct.