BacPath
Soluții · Profil Real

Soluții BAC Mate șt. naturii 2022 · August–Septembrie

Varianta 07

Vrei să încerci subiectul mai întâi? ← Înapoi la subiect

SUBIECTUL I

  1. Avem a=2021a=20-\sqrt{21} și b=22+21b=22+\sqrt{21}. Media aritmetică este
a+b2=2021+22+212=422=21.\frac{a+b}{2}=\frac{20-\sqrt{21}+22+\sqrt{21}}{2}=\frac{42}{2}=21.

Deci media aritmetică a numerelor date este 2121.

  1. Pentru orice aRa\in\mathbb{R},
f(a)=a1,g(a)=3a.f(a)=a-1,\qquad g(a)=3-a.

Prin urmare,

f(a)+g(a)=a1+3a=2.f(a)+g(a)=a-1+3-a=2.

Egalitatea este adevărată pentru orice număr real aa.

  1. Ecuația este
7x6=x.\sqrt{7x-6}=x.

Condițiile sunt 7x607x-6\ge0 și, deoarece radicalul este nenegativ, x0x\ge0. Este suficient să reținem x67x\ge \frac67.

Pentru x67x\ge \frac67, putem ridica la pătrat:

7x6=x2.7x-6=x^2.

O aducem la forma standard:

x27x+6=0.x^2-7x+6=0.

Factorizăm:

x27x+6=(x1)(x6).x^2-7x+6=(x-1)(x-6).

Rezultă

(x1)(x6)=0,(x-1)(x-6)=0,

deci

x=1saux=6.x=1 \quad \text{sau} \quad x=6.

Ambele valori verifică domeniul și ecuația inițială:

716=1,766=6.\sqrt{7\cdot1-6}=1,\qquad \sqrt{7\cdot6-6}=6.

Soluțiile reale sunt x{1,6}\boxed{x\in\{1,6\}}.

  1. Numărul este par, deci cifra unităților trebuie să fie pară. Din mulțimea {1,2,3,4}\{1,2,3,4\}, cifra unităților poate fi 22 sau 44, deci sunt 22 alegeri.

Cifra zecilor poate fi oricare dintre cele 44 cifre ale mulțimii {1,2,3,4}\{1,2,3,4\}. Nu se impune ca cifrele să fie distincte.

Prin regula produsului, se pot forma

24=82\cdot 4=8

numere naturale pare de două cifre.

  1. Punctele sunt O(0,0)O(0,0), A(6,0)A(6,0), B(6,6)B(6,6). Punctul MM, mijlocul segmentului OBOB, are coordonatele
M(0+62,0+62)=(3,3).M\left(\frac{0+6}{2},\frac{0+6}{2}\right)=(3,3).

Calculăm lungimile:

OM=(30)2+(30)2=18=32,OM=\sqrt{(3-0)^2+(3-0)^2}=\sqrt{18}=3\sqrt2, AM=(36)2+(30)2=9+9=32.AM=\sqrt{(3-6)^2+(3-0)^2}=\sqrt{9+9}=3\sqrt2.

Deoarece OM=AMOM=AM, triunghiul AOMAOM este isoscel.

  1. Triunghiul ABCABC este dreptunghic în AA, iar B=60\angle B=60^\circ. Atunci
C=1809060=30.\angle C=180^\circ-90^\circ-60^\circ=30^\circ.

Fie DD piciorul înălțimii din AA pe BCBC, deci ADBCAD\perp BC. În triunghiul dreptunghic ACDACD, unghiul de la CC este 3030^\circ, iar AC=4AC=4 este ipotenuza. Cateta opusă unghiului de 3030^\circ este jumătate din ipotenuză, deci

AD=AC2=42=2.AD=\frac{AC}{2}=\frac{4}{2}=2.

Înălțimea din vârful AA are lungimea 22.

SUBIECTUL al II-lea

  1. Se consideră
I2=(1001),A(x)=(1xxx+1),xR.I_2=\begin{pmatrix}1&0\\0&1\end{pmatrix},\qquad A(x)=\begin{pmatrix}1&-x\\ x&x+1\end{pmatrix},\quad x\in\mathbb{R}.
  • a) Pentru x=1x=1,
A(1)=(1112).A(1)=\begin{pmatrix}1&-1\\1&2\end{pmatrix}.

Atunci

det(A(1))=1112=12(1)1=2+1=3.\det(A(1))= \begin{vmatrix}1&-1\\1&2\end{vmatrix} =1\cdot 2-(-1)\cdot 1=2+1=3.

Deci det(A(1))=3\det(A(1))=3.

  • b) Calculăm
A(1)=(1110),A(2)=(1223).A(-1)=\begin{pmatrix}1&1\\-1&0\end{pmatrix},\qquad A(2)=\begin{pmatrix}1&-2\\2&3\end{pmatrix}.

Produsul este

A(1)A(2)=(1110)(1223)=(3112).A(-1)A(2)= \begin{pmatrix}1&1\\-1&0\end{pmatrix} \begin{pmatrix}1&-2\\2&3\end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 3&1\\ -1&2 \end{pmatrix}.

Prin urmare,

A(1)A(2)A(1)=(3112)(1110)=(2002)=2I2.A(-1)A(2)-A(-1)= \begin{pmatrix}3&1\\-1&2\end{pmatrix} - \begin{pmatrix}1&1\\-1&0\end{pmatrix} = \begin{pmatrix}2&0\\0&2\end{pmatrix} =2I_2.
  • c) Pentru xRx\in\mathbb{R},
A(x)=(1xx1x).A(-x)=\begin{pmatrix}1&x\\-x&1-x\end{pmatrix}.

Calculăm

A(x)A(x)=(1xxx+1)(1xx1x)=(1+x2x2x21).A(x)A(-x)= \begin{pmatrix}1&-x\\x&x+1\end{pmatrix} \begin{pmatrix}1&x\\-x&1-x\end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 1+x^2&x^2\\ -x^2&1 \end{pmatrix}.

De asemenea,

xA(x)=(xx2x2x2+x).xA(x)= \begin{pmatrix} x&-x^2\\ x^2&x^2+x \end{pmatrix}.

Astfel,

A(x)A(x)+xA(x)=(x2+x+100x2+x+1)=(x2+x+1)I2.A(x)A(-x)+xA(x)= \begin{pmatrix} x^2+x+1&0\\ 0&x^2+x+1 \end{pmatrix} =(x^2+x+1)I_2.

Condiția din enunț devine

(x2+x+1)I2=3I2,(x^2+x+1)I_2=3I_2,

deci

x2+x+1=3    x2+x2=0.x^2+x+1=3 \iff x^2+x-2=0.

Factorizăm:

x2+x2=(x+2)(x1),x^2+x-2=(x+2)(x-1),

de unde

x=2saux=1.x=-2 \quad \text{sau} \quad x=1.

Numerele reale cerute sunt x{2,1}\boxed{x\in\{-2,1\}}.

  1. Pe R\mathbb{R} este definită legea
xy=4(xy+1)3(x+y).x\circ y=4(xy+1)-3(x+y).
  • a) Calculăm direct:
12=4(12+1)3(1+2)=4333=129=3.1\circ 2=4(1\cdot2+1)-3(1+2)=4\cdot3-3\cdot3=12-9=3.

Deci 12=31\circ2=3.

  • b) Avem
a3=4(3a+1)3(a+3)=12a+43a9=9a5.a\circ3=4(3a+1)-3(a+3)=12a+4-3a-9=9a-5.

Din ipoteza a3=4a\circ3=4 rezultă

9a5=4    9a=9    a=1.9a-5=4 \iff 9a=9 \iff a=1.

Atunci

a(a)=1(1)=4(1(1)+1)3(1+(1)).a\circ(-a)=1\circ(-1)=4(1\cdot(-1)+1)-3(1+(-1)).

Prin urmare,

1(1)=4(0)3(0)=0.1\circ(-1)=4(0)-3(0)=0.

Deci, dacă a3=4a\circ3=4, atunci a(a)=0a\circ(-a)=0.

  • c) Calculăm mai întâi
x1=4(x+1)3(x+1)=x+1.x\circ1=4(x+1)-3(x+1)=x+1.

Atunci

(x1)(x1)=(x+1)(x1).(x\circ1)\circ(x-1)=(x+1)\circ(x-1).

Aplicăm definiția:

(x+1)(x1)=4((x+1)(x1)+1)3((x+1)+(x1)).(x+1)\circ(x-1)=4\big((x+1)(x-1)+1\big)-3\big((x+1)+(x-1)\big).

Cum

(x+1)(x1)=x21,(x+1)+(x1)=2x,(x+1)(x-1)=x^2-1,\qquad (x+1)+(x-1)=2x,

obținem

(x1)(x1)=4x26x.(x\circ1)\circ(x-1)=4x^2-6x.

Inegalitatea cerută este

4x26x4.4x^2-6x\le 4.

Echivalent,

2x23x20.2x^2-3x-2\le0.

Factorizăm:

2x23x2=(2x+1)(x2).2x^2-3x-2=(2x+1)(x-2).

Deoarece parabola are coeficientul lui x2x^2 pozitiv, inegalitatea este satisfăcută între rădăcini:

x[12,2].\boxed{x\in\left[-\frac12,\,2\right]}.

SUBIECTUL al III-lea

  1. Se consideră funcția
f:(0,+)R,f(x)=2x2+x+35lnx.f:(0,+\infty)\to\mathbb{R},\qquad f(x)=2x^2+x+3-5\ln x.
  • a) Pentru x>0x>0, derivăm:
f(x)=4x+15x.f'(x)=4x+1-\frac5x.

Scriem pe același numitor:

f(x)=4x2+x5x.f'(x)=\frac{4x^2+x-5}{x}.

Factorizăm numărătorul:

4x2+x5=(x1)(4x+5).4x^2+x-5=(x-1)(4x+5).

Rezultă

f(x)=(x1)(4x+5)x,x(0,+).\boxed{f'(x)=\frac{(x-1)(4x+5)}{x}},\qquad x\in(0,+\infty).
  • b) Observăm că
f(x)+5lnx=2x2+x+3.f(x)+5\ln x=2x^2+x+3.

Prin urmare,

limx+f(x)+5lnx3xx2=limx+2x2+x+33xx2.\lim_{x\to+\infty}\frac{f(x)+5\ln x}{3-x-x^2} =\lim_{x\to+\infty}\frac{2x^2+x+3}{3-x-x^2}.

Împărțim numărătorul și numitorul la x2x^2:

limx+2+1x+3x23x21x1=21=2.\lim_{x\to+\infty} \frac{2+\frac1x+\frac3{x^2}}{\frac3{x^2}-\frac1x-1} =\frac{2}{-1}=-2.

Deci limita este 2\boxed{-2}.

  • c) Pe domeniul (0,+)(0,+\infty), avem x>0x>0 și 4x+5>04x+5>0. Din formula derivatei,
f(x)=(x1)(4x+5)x,f'(x)=\frac{(x-1)(4x+5)}{x},

semnul lui f(x)f'(x) este semnul lui x1x-1. Astfel,

f(x)<0 pe (0,1),f(x)>0 pe (1,+).f'(x)<0 \text{ pe } (0,1),\qquad f'(x)>0 \text{ pe } (1,+\infty).

Funcția este descrescătoare pe (0,1](0,1] și crescătoare pe [1,+)[1,+\infty), deci are minim global în x=1x=1.

Calculăm

f(1)=212+1+35ln1=2+1+3=6.f(1)=2\cdot1^2+1+3-5\ln1=2+1+3=6.

Rezultă că, pentru orice x(0,+)x\in(0,+\infty),

f(x)f(1)=6.f(x)\ge f(1)=6.

Adică

2x2+x+35lnx6.2x^2+x+3-5\ln x\ge6.

Prin transpunere,

2x2+x3+5lnx,x(0,+).\boxed{2x^2+x\ge 3+5\ln x},\qquad \forall x\in(0,+\infty).
  1. Se consideră funcția
f:RR,f(x)=(32x)ex.f:\mathbb{R}\to\mathbb{R},\qquad f(x)=(3-2x)e^x.
  • a) Pentru orice xRx\in\mathbb{R}, deoarece ex0e^x\ne0,
f(x)ex=32x.\frac{f(x)}{e^x}=3-2x.

Atunci

01f(x)exdx=01(32x)dx=(3xx2)01=31=2.\int_0^1 \frac{f(x)}{e^x}\,dx =\int_0^1 (3-2x)\,dx =\left(3x-x^2\right)_0^1 =3-1=2.
  • b) Calculăm
02f(x)dx=02(32x)exdx.\int_0^2 f(x)\,dx=\int_0^2 (3-2x)e^x\,dx.

Observăm că

((52x)ex)=(2)ex+(52x)ex=(32x)ex.\left((5-2x)e^x\right)'=(-2)e^x+(5-2x)e^x=(3-2x)e^x.

Deci o primitivă este (52x)ex(5-2x)e^x. Astfel,

02(32x)exdx=((52x)ex)02=(54)e25=e25.\int_0^2 (3-2x)e^x\,dx =\left((5-2x)e^x\right)_0^2 =(5-4)e^2-5 =e^2-5.
  • c) Pentru a(,1)a\in(-\infty,1), pe intervalul [a,1][a,1] avem 32x1>03-2x\ge1>0, deci f(x)0f(x)\ne0 și integrala este bine definită.

Cum

f3(x)=(32x)3e3x,f^3(x)=(3-2x)^3e^{3x},

rezultă

e3xf3(x)=1(32x)3.\frac{e^{3x}}{f^3(x)}=\frac{1}{(3-2x)^3}.

Trebuie să rezolvăm

a1dx(32x)3=29.\int_a^1 \frac{dx}{(3-2x)^3}=\frac29.

O primitivă este

dx(32x)3=14(32x)2+C,\int \frac{dx}{(3-2x)^3} =\frac{1}{4(3-2x)^2}+C,

deoarece

(14(32x)2)=1(32x)3.\left(\frac{1}{4(3-2x)^2}\right)'=\frac{1}{(3-2x)^3}.

Prin urmare,

a1dx(32x)3=[14(32x)2]a1=1414(32a)2.\int_a^1 \frac{dx}{(3-2x)^3} =\left[\frac{1}{4(3-2x)^2}\right]_a^1 =\frac14-\frac{1}{4(3-2a)^2}.

Ecuația devine

1414(32a)2=29.\frac14-\frac{1}{4(3-2a)^2}=\frac29.

Înmulțim cu 44:

11(32a)2=89,1-\frac{1}{(3-2a)^2}=\frac89,

deci

1(32a)2=19.\frac{1}{(3-2a)^2}=\frac19.

Astfel,

(32a)2=9,(3-2a)^2=9,

de unde

32a=3sau32a=3.3-2a=3 \quad \text{sau} \quad 3-2a=-3.

Rezultă

a=0saua=3.a=0 \quad \text{sau} \quad a=3.

Cum a(,1)a\in(-\infty,1), singura valoare admisă este

a=0.\boxed{a=0}.

Autoevaluare pentru punctaj maxim

  • Toate cele 6 itemuri de la SUBIECTUL I sunt rezolvate în ordine, cu calculele esențiale explicate.
  • SUBIECTUL al II-lea include verificările matriciale complete, condiția de egalitate cu 3I23I_2 și rezolvarea inegalității pentru legea de compoziție.
  • SUBIECTUL al III-lea include domeniile relevante, derivarea, studiul semnului derivatei, limita și integralele cu primitive verificate.
  • Rezultatele finale au fost simplificate și condițiile x>0x>0, xRx\in\mathbb{R}, respectiv a<1a<1, au fost folosite unde sunt necesare.