BacPath
Soluții · Profil Real

Soluții BAC Mate șt. naturii 2022 · Iunie–Iulie

Varianta 01

Vrei să încerci subiectul mai întâi? ← Înapoi la subiect

SUBIECTUL I

  1. Progresia aritmetică are rația
r=a3−a2=12−6=6.r=a_3-a_2=12-6=6.

Cum a2=a1+ra_2=a_1+r, rezultă

a1=a2−r=6−6=0.a_1=a_2-r=6-6=0.

Răspuns: a1=0\boxed{a_1=0}.

  1. Pentru f(x)=x−5f(x)=x-5, condiția devine
f(a)+f(2a)=2.f(a)+f(2a)=2.

Calculăm:

(a−5)+(2a−5)=2  ⟺  3a−10=2  ⟺  3a=12  ⟺  a=4.(a-5)+(2a-5)=2 \iff 3a-10=2 \iff 3a=12 \iff a=4.

Răspuns: a=4\boxed{a=4}.

  1. Ecuația este
5x⋅15=25.5^x\cdot \frac15=25.

Scriem în puteri ale lui 55:

5x−1=52.5^{x-1}=5^2.

Deoarece bazele sunt egale și 5>0,5≠15>0, 5\neq 1, rezultă

x−1=2  ⟺  x=3.x-1=2 \iff x=3.

Răspuns: x=3\boxed{x=3}.

  1. Numerele naturale de două cifre sunt de la 1010 la 9999, deci sunt
99−10+1=9099-10+1=90

cazuri posibile. Multiplii de 1616 cu două cifre sunt

16,32,48,64,80,96,16,32,48,64,80,96,

adică 66 cazuri favorabile. Probabilitatea este

p=690=115.p=\frac{6}{90}=\frac{1}{15}.

Răspuns: 115\boxed{\frac{1}{15}}.

  1. Fie C(xC,yC)C(x_C,y_C). Punctul A(3,2)A(3,2) este mijlocul segmentului BCBC, unde B(1,4)B(1,4), deci
(1+xC2,4+yC2)=(3,2).\left(\frac{1+x_C}{2},\frac{4+y_C}{2}\right)=(3,2).

Rezultă

1+xC2=3  ⟺  xC=5,\frac{1+x_C}{2}=3 \iff x_C=5,

și

4+yC2=2  ⟺  yC=0.\frac{4+y_C}{2}=2 \iff y_C=0.

Răspuns: C(5,0)\boxed{C(5,0)}.

  1. Expresia este
E(x)=sin⁡x+sin⁡3x2−cos⁡x2.E(x)=\sin x+\sin\frac{3x}{2}-\cos\frac{x}{2}.

Pentru x=π3x=\frac{\pi}{3}, avem

sin⁡π3=32,sin⁡(32⋅π3)=sin⁡π2=1,\sin\frac{\pi}{3}=\frac{\sqrt3}{2},\qquad \sin\left(\frac{3}{2}\cdot\frac{\pi}{3}\right)=\sin\frac{\pi}{2}=1,

și

cos⁡(12⋅π3)=cos⁡π6=32.\cos\left(\frac{1}{2}\cdot\frac{\pi}{3}\right)=\cos\frac{\pi}{6}=\frac{\sqrt3}{2}.

Prin urmare,

E(π3)=32+1−32=1.E\left(\frac{\pi}{3}\right)=\frac{\sqrt3}{2}+1-\frac{\sqrt3}{2}=1.

Deci E(π3)=1\boxed{E\left(\frac{\pi}{3}\right)=1}.

SUBIECTUL al II-lea

  1. Se consideră
A=(1−1−11),I2=(1001),B(x)=(x3−x2−xx).A=\begin{pmatrix}1&-1\\-1&1\end{pmatrix},\qquad I_2=\begin{pmatrix}1&0\\0&1\end{pmatrix},\qquad B(x)=\begin{pmatrix}x&3-x\\2-x&x\end{pmatrix}.
  • a) Calculăm determinantul:
det⁡A=∣1−1−11∣=1⋅1−(−1)⋅(−1)=1−1=0.\det A= \begin{vmatrix} 1&-1\\ -1&1 \end{vmatrix} =1\cdot 1-(-1)\cdot(-1)=1-1=0.

Deci det⁡A=0\boxed{\det A=0}.

  • b) Avem
B(0)=(0320).B(0)=\begin{pmatrix}0&3\\2&0\end{pmatrix}.

Atunci

B(x)−B(0)=(x3−x2−xx)−(0320)=(x−x−xx).B(x)-B(0) = \begin{pmatrix}x&3-x\\2-x&x\end{pmatrix} - \begin{pmatrix}0&3\\2&0\end{pmatrix} = \begin{pmatrix}x&-x\\-x&x\end{pmatrix}.

Pe de altă parte,

xA=x(1−1−11)=(x−x−xx).xA=x\begin{pmatrix}1&-1\\-1&1\end{pmatrix} =\begin{pmatrix}x&-x\\-x&x\end{pmatrix}.

Prin urmare,

B(x)−B(0)=xA,∀x∈R.\boxed{B(x)-B(0)=xA,\quad \forall x\in\mathbb R}.
  • c) Calculăm mai întâi
B(1)=(1211).B(1)=\begin{pmatrix}1&2\\1&1\end{pmatrix}.

Pentru a∈Za\in\mathbb Z,

B(a)B(1)=(a3−a2−aa)(1211)=(3a+324−a).B(a)B(1)= \begin{pmatrix}a&3-a\\2-a&a\end{pmatrix} \begin{pmatrix}1&2\\1&1\end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 3&a+3\\ 2&4-a \end{pmatrix}.

De asemenea,

B(a+1)=(a+12−a1−aa+1).B(a+1)= \begin{pmatrix} a+1&2-a\\ 1-a&a+1 \end{pmatrix}.

Astfel,

C(a)=B(a)B(1)−B(a+1)=(2−a2a+1a+13−2a).C(a)=B(a)B(1)-B(a+1) = \begin{pmatrix} 2-a&2a+1\\ a+1&3-2a \end{pmatrix}.

Determinantul este

det⁡C(a)=(2−a)(3−2a)−(2a+1)(a+1).\det C(a)=(2-a)(3-2a)-(2a+1)(a+1).

Dezvoltăm:

(2−a)(3−2a)=6−7a+2a2,(2-a)(3-2a)=6-7a+2a^2, (2a+1)(a+1)=2a2+3a+1.(2a+1)(a+1)=2a^2+3a+1.

Prin urmare,

det⁡C(a)=6−7a+2a2−(2a2+3a+1)=5−10a=5(1−2a).\det C(a)=6-7a+2a^2-(2a^2+3a+1)=5-10a=5(1-2a).

Dacă det⁡C(a)=0\det C(a)=0, atunci

5(1−2a)=0  ⟺  a=12,5(1-2a)=0 \iff a=\frac12,

dar 12∉Z\frac12\notin\mathbb Z. Deci, pentru orice a∈Za\in\mathbb Z,

det⁡C(a)≠0,\det C(a)\neq 0,

adică matricea C(a)C(a) este inversabilă.

  1. Pe R\mathbb R este definită legea
x∗y=(2x−1)(2y−1)+1.x*y=(2x-1)(2y-1)+1.
  • a) Calculăm:
1∗2=(2⋅1−1)(2⋅2−1)+1=(1)(3)+1=4.1*2=(2\cdot 1-1)(2\cdot 2-1)+1=(1)(3)+1=4.

Deci 1∗2=4\boxed{1*2=4}.

  • b) Condiția este
x∗x=2.x*x=2.

Avem

x∗x=(2x−1)2+1.x*x=(2x-1)^2+1.

Astfel,

(2x−1)2+1=2  ⟺  (2x−1)2=1.(2x-1)^2+1=2 \iff (2x-1)^2=1.

Rezultă

2x−1=1sau2x−1=−1.2x-1=1 \quad \text{sau} \quad 2x-1=-1.

De aici:

x=1saux=0.x=1 \quad \text{sau} \quad x=0.

Răspuns: x∈{0,1}\boxed{x\in\{0,1\}}.

  • c) Căutăm numărul întreg nenul mm pentru care
m∗(1+1m)=1.m*\left(1+\frac1m\right)=1.

Condiția m≠0m\neq 0 este necesară pentru ca 1m\frac1m să fie definit. Calculăm:

m∗(1+1m)=(2m−1)(2(1+1m)−1)+1.m*\left(1+\frac1m\right) = (2m-1)\left(2\left(1+\frac1m\right)-1\right)+1.

Cum

2(1+1m)−1=1+2m=m+2m,2\left(1+\frac1m\right)-1=1+\frac2m=\frac{m+2}{m},

obținem

(2m−1)m+2m+1=1.(2m-1)\frac{m+2}{m}+1=1.

Prin urmare,

(2m−1)m+2m=0.(2m-1)\frac{m+2}{m}=0.

Deoarece m≠0m\neq 0, rezultă

(2m−1)(m+2)=0.(2m-1)(m+2)=0.

Deci

m=12saum=−2.m=\frac12 \quad \text{sau} \quad m=-2.

Cum mm trebuie să fie întreg nenul, singura soluție este

m=−2.\boxed{m=-2}.

SUBIECTUL al III-lea

  1. Se consideră funcția
f:(0,+∞)→R,f(x)=2x2+1+ln⁡x.f:(0,+\infty)\to\mathbb R,\qquad f(x)=2x^2+1+\ln x.
  • a) Pentru x∈(0,+∞)x\in(0,+\infty), funcția este derivabilă și
f′(x)=(2x2)′+1′+(ln⁡x)′=4x+0+1x.f'(x)=(2x^2)' + 1' +(\ln x)'=4x+0+\frac1x.

Scriem cu același numitor:

f′(x)=4x+1x=4x2+1x.f'(x)=4x+\frac1x=\frac{4x^2+1}{x}.

Deci

f′(x)=4x2+1x,x∈(0,+∞).\boxed{f'(x)=\frac{4x^2+1}{x},\quad x\in(0,+\infty)}.
  • b) Calculăm:
f(x)−ln⁡x=2x2+1+ln⁡x−ln⁡x=2x2+1.f(x)-\ln x=2x^2+1+\ln x-\ln x=2x^2+1.

Prin urmare,

lim⁡x→+∞f(x)−ln⁡xx2+x+4=lim⁡x→+∞2x2+1x2+x+4.\lim_{x\to+\infty}\frac{f(x)-\ln x}{x^2+x+4} = \lim_{x\to+\infty}\frac{2x^2+1}{x^2+x+4}.

Împărțim numărătorul și numitorul la x2x^2:

lim⁡x→+∞2+1x21+1x+4x2=2+01+0+0=2.\lim_{x\to+\infty} \frac{2+\frac{1}{x^2}}{1+\frac1x+\frac4{x^2}} =\frac{2+0}{1+0+0}=2.

Deci

lim⁡x→+∞f(x)−ln⁡xx2+x+4=2.\boxed{\lim_{x\to+\infty}\frac{f(x)-\ln x}{x^2+x+4}=2}.
  • c) Funcția ff este continuă pe (0,+∞)(0,+\infty), fiind sumă de funcții continue pe acest interval.

Din punctul a),

f′(x)=4x2+1x.f'(x)=\frac{4x^2+1}{x}.

Pentru orice x∈(0,+∞)x\in(0,+\infty), avem x>0x>0 și 4x2+1>04x^2+1>0, deci

f′(x)>0.f'(x)>0.

Rezultă că ff este strict crescătoare pe (0,+∞)(0,+\infty), deci este injectivă.

Pentru surjectivitate pe R\mathbb R, calculăm limitele la capetele domeniului:

lim⁡x→0+f(x)=lim⁡x→0+(2x2+1+ln⁡x)=−∞,\lim_{x\to 0^+}f(x)=\lim_{x\to 0^+}(2x^2+1+\ln x)=-\infty,

deoarece 2x2→02x^2\to 0 și ln⁡x→−∞\ln x\to-\infty. De asemenea,

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

deoarece 2x2→+∞2x^2\to+\infty și ln⁡x→+∞\ln x\to+\infty.

Fiind continuă și strict crescătoare, iar limitele la capetele intervalului sunt −∞-\infty, respectiv +∞+\infty, imaginea funcției este R\mathbb R. Deci ff este surjectivă.

Prin urmare, ff este injectivă și surjectivă, deci

f este bijectiva˘.\boxed{f \text{ este bijectivă}}.
  1. Se consideră funcția
f:R→R,f(x)=x(ex+2x2).f:\mathbb R\to\mathbb R,\qquad f(x)=x(e^x+2x^2).
  • a) Pentru orice x∈Rx\in\mathbb R,
f(x)ex+2x2=x(ex+2x2)ex+2x2=x.\frac{f(x)}{e^x+2x^2} = \frac{x(e^x+2x^2)}{e^x+2x^2}=x.

Observăm că ex+2x2>0e^x+2x^2>0, deci raportul este bine definit. Atunci

∫04f(x)ex+2x2 dx=∫04x dx=x22∣04=162−0=8.\int_0^4 \frac{f(x)}{e^x+2x^2}\,dx = \int_0^4 x\,dx = \left.\frac{x^2}{2}\right|_0^4 =\frac{16}{2}-0=8.

Deci

∫04f(x)ex+2x2 dx=8.\boxed{\int_0^4 \frac{f(x)}{e^x+2x^2}\,dx=8}.
  • b) Avem
f(x)−2x3=x(ex+2x2)−2x3=xex.f(x)-2x^3=x(e^x+2x^2)-2x^3=xe^x.

Prin urmare,

∫01(f(x)−2x3) dx=∫01xex dx.\int_0^1\bigl(f(x)-2x^3\bigr)\,dx = \int_0^1 xe^x\,dx.

Calculăm prin părți, cu u=xu=x, dv=ex dxdv=e^x\,dx, deci du=dxdu=dx, v=exv=e^x:

∫xex dx=xex−∫ex dx=xex−ex=(x−1)ex.\int xe^x\,dx=xe^x-\int e^x\,dx=xe^x-e^x=(x-1)e^x.

Astfel,

∫01xex dx=(x−1)ex∣01=0⋅e−(−1)⋅1=1.\int_0^1 xe^x\,dx = \left.(x-1)e^x\right|_0^1 =0\cdot e-(-1)\cdot 1=1.

Deci

∫01(f(x)−2x3) dx=1.\boxed{\int_0^1\bigl(f(x)-2x^3\bigr)\,dx=1}.
  • c) Determinăm a∈Ra\in\mathbb R din condiția
∫12x⋅f(x2)x2 dx=e4−e2+a.\int_1^2 x\cdot\frac{f(x^2)}{x^2}\,dx=\frac{e^4-e}{2}+a.

Pentru x∈[1,2]x\in[1,2], avem x2≠0x^2\neq 0, deci expresia este bine definită. Calculăm:

f(x2)=x2(ex2+2(x2)2)=x2(ex2+2x4).f(x^2)=x^2\left(e^{x^2}+2(x^2)^2\right) =x^2(e^{x^2}+2x^4).

Atunci

x⋅f(x2)x2=x⋅x2(ex2+2x4)x2=x(ex2+2x4)=xex2+2x5.x\cdot\frac{f(x^2)}{x^2} = x\cdot\frac{x^2(e^{x^2}+2x^4)}{x^2} =x(e^{x^2}+2x^4) =xe^{x^2}+2x^5.

Deci

∫12x⋅f(x2)x2 dx=∫12xex2 dx+∫122x5 dx.\int_1^2 x\cdot\frac{f(x^2)}{x^2}\,dx = \int_1^2 xe^{x^2}\,dx+\int_1^2 2x^5\,dx.

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

∫12xex2 dx=12∫14et dt=12(e4−e)=e4−e2.\int_1^2 xe^{x^2}\,dx = \frac12\int_1^4 e^t\,dt = \frac12\left(e^4-e\right) =\frac{e^4-e}{2}.

Pentru a doua integrală:

∫122x5 dx=x63∣12=64−13=21.\int_1^2 2x^5\,dx = \left.\frac{x^6}{3}\right|_1^2 = \frac{64-1}{3}=21.

Prin urmare,

∫12x⋅f(x2)x2 dx=e4−e2+21.\int_1^2 x\cdot\frac{f(x^2)}{x^2}\,dx = \frac{e^4-e}{2}+21.

Comparând cu

e4−e2+a,\frac{e^4-e}{2}+a,

obținem

a=21.\boxed{a=21}.

Autoevaluare pentru punctaj maxim

  • Am rezolvat toate cele 18 subpuncte, în ordinea din subiect.
  • Am verificat condițiile de domeniu relevante: x>0x>0 pentru ln⁡x\ln x, m≠0m\neq 0, numitorii din rapoartele cu ff.
  • Am inclus calculele esențiale pentru fiecare subpunct de 5 puncte.
  • Am justificat complet afirmațiile de tip „Arătați” și „Demonstrați”.
  • Am verificat rezultatele finale cu baremul: a1=0a_1=0, a=4a=4, x=3x=3, p=115p=\frac1{15}, C(5,0)C(5,0), m=−2m=-2, bijectivitatea funcției și a=21a=21.