BacPath
Soluții · Profil Real

Soluții BAC Mate șt. naturii 2022 · Sesiunea specială

Varianta 03

Vrei să încerci subiectul mai întâi? ← Înapoi la subiect

SUBIECTUL I

  1. Arătăm că 2(2−1)(2+2)=2\sqrt2(\sqrt2-1)(2+\sqrt2)=2.

Calculăm mai întâi:

2(2−1)=2−2.\sqrt2(\sqrt2-1)=2-\sqrt2.

Atunci:

2(2−1)(2+2)=(2−2)(2+2)=22−(2)2=4−2=2.\sqrt2(\sqrt2-1)(2+\sqrt2)=(2-\sqrt2)(2+\sqrt2)=2^2-(\sqrt2)^2=4-2=2.
  1. Funcția este f:R→Rf:\mathbb R\to\mathbb R, f(x)=2x2−4xf(x)=2x^2-4x. Punctele de intersecție cu axa OxOx au ordonata 00, deci rezolvăm f(x)=0f(x)=0:
2x2−4x=0  ⟺  2x(x−2)=0.2x^2-4x=0 \iff 2x(x-2)=0.

Rezultă:

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

Abscisele sunt 0\boxed{0} și 2\boxed{2}.

  1. Rezolvăm ecuația:
2x−3=122x.2^{x-3}=\frac{1}{2^{2x}}.

Scriem membrul drept ca putere cu baza 22:

122x=2−2x.\frac{1}{2^{2x}}=2^{-2x}.

Ecuația devine:

2x−3=2−2x.2^{x-3}=2^{-2x}.

Deoarece funcția exponențială de bază 22 este injectivă, egalăm exponenții:

x−3=−2x  ⟺  3x=3  ⟺  x=1.x-3=-2x \iff 3x=3 \iff x=1.

Soluția este x=1\boxed{x=1}.

  1. Numerele naturale de două cifre sunt 10,11,…,9910,11,\ldots,99, deci sunt 9090 cazuri posibile.

Multiplii de 1111 de două cifre sunt:

11,22,33,44,55,66,77,88,99,11,22,33,44,55,66,77,88,99,

deci sunt 99 cazuri favorabile. Probabilitatea este:

p=990=110.p=\frac{9}{90}=\frac{1}{10}.

Răspuns: 110\boxed{\frac{1}{10}}.

  1. Avem punctele A(−1,0)A(-1,0), B(0,3)B(0,3), C(4,0)C(4,0).

Calculăm lungimile:

AC=(4−(−1))2+(0−0)2=25=5,AC=\sqrt{(4-(-1))^2+(0-0)^2}=\sqrt{25}=5, BC=(4−0)2+(0−3)2=16+9=25=5.BC=\sqrt{(4-0)^2+(0-3)^2}=\sqrt{16+9}=\sqrt{25}=5.

Deoarece AC=BCAC=BC, triunghiul ABCABC este isoscel.

  1. Se consideră:
E(x)=tg⁡x+sin⁡3x2−2cos⁡x2,x∈(0,π2).E(x)=\operatorname{tg}x+\sin\frac{3x}{2}-2\cos\frac{x}{2},\qquad x\in\left(0,\frac{\pi}{2}\right).

Pentru x=π3x=\frac{\pi}{3}, avem:

tg⁡π3=3,sin⁡3π6=sin⁡π2=1,cos⁡π6=32.\operatorname{tg}\frac{\pi}{3}=\sqrt3,\qquad \sin\frac{3\pi}{6}=\sin\frac{\pi}{2}=1,\qquad \cos\frac{\pi}{6}=\frac{\sqrt3}{2}.

Prin urmare:

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

SUBIECTUL al II-lea

  1. Se consideră:
M(x)=(x+1−x−2x2x+1),x∈R.M(x)= \begin{pmatrix} x+1 & -x\\ -2x & 2x+1 \end{pmatrix},\qquad x\in\mathbb R.
  • a) Pentru x=1x=1:
M(1)=(2−1−23).M(1)= \begin{pmatrix} 2 & -1\\ -2 & 3 \end{pmatrix}.

Determinantul este:

det⁡M(1)=2⋅3−(−1)(−2)=6−2=4.\det M(1)=2\cdot 3-(-1)(-2)=6-2=4.
  • b) Calculăm:
M(x)M(1)=(x+1−x−2x2x+1)(2−1−23).M(x)M(1)= \begin{pmatrix} x+1 & -x\\ -2x & 2x+1 \end{pmatrix} \begin{pmatrix} 2 & -1\\ -2 & 3 \end{pmatrix}.

Rezultă:

M(x)M(1)=(2x+2+2x−x−1−3x−4x−4x−22x+6x+3)=(4x+2−4x−1−8x−28x+3).M(x)M(1)= \begin{pmatrix} 2x+2+2x & -x-1-3x\\ -4x-4x-2 & 2x+6x+3 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 4x+2 & -4x-1\\ -8x-2 & 8x+3 \end{pmatrix}.

Dar:

M(4x+1)=(4x+2−(4x+1)−2(4x+1)2(4x+1)+1)=(4x+2−4x−1−8x−28x+3).M(4x+1)= \begin{pmatrix} 4x+2 & -(4x+1)\\ -2(4x+1) & 2(4x+1)+1 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 4x+2 & -4x-1\\ -8x-2 & 8x+3 \end{pmatrix}.

Deci:

M(x)M(1)=M(4x+1),∀x∈R.M(x)M(1)=M(4x+1),\qquad \forall x\in\mathbb R.
  • c) Trebuie să determinăm x∈Rx\in\mathbb R astfel încât:
M(x)M(1)M(1)=M(x+2).M(x)M(1)M(1)=M(x+2).

Din punctul b):

M(x)M(1)=M(4x+1).M(x)M(1)=M(4x+1).

Aplicând din nou aceeași relație:

M(x)M(1)M(1)=M(4x+1)M(1)=M(4(4x+1)+1)=M(16x+5).M(x)M(1)M(1)=M(4x+1)M(1)=M(4(4x+1)+1)=M(16x+5).

Ecuația devine:

M(16x+5)=M(x+2).M(16x+5)=M(x+2).

Matricea M(t)M(t) este determinată de parametrul tt, de exemplu prin elementul de pe poziția (1,2)(1,2), egal cu −t-t. Deci:

16x+5=x+2  ⟺  15x=−3  ⟺  x=−15.16x+5=x+2 \iff 15x=-3 \iff x=-\frac15.

Răspuns: x=−15\boxed{x=-\frac15}.

  1. Pe R\mathbb R este definită legea:
x∘y=5xy+10x+10y+18.x\circ y=5xy+10x+10y+18.
  • a) Calculăm:
(−1)∘0=5(−1)⋅0+10(−1)+10⋅0+18=−10+18=8.(-1)\circ 0=5(-1)\cdot 0+10(-1)+10\cdot 0+18=-10+18=8.
  • b) Pentru orice x,y∈Rx,y\in\mathbb R:
x∘y=5xy+10x+10y+18.x\circ y=5xy+10x+10y+18.

Grupăm termenii:

5xy+10x+10y+18=5xy+10x+10y+20−2.5xy+10x+10y+18=5xy+10x+10y+20-2.

Atunci:

x∘y=5(xy+2x+2y+4)−2=5(x+2)(y+2)−2.x\circ y=5(xy+2x+2y+4)-2=5(x+2)(y+2)-2.
  • c) Căutăm numărul întreg mm pentru care:
m∘m=m.m\circ m=m.

Din formula de la b):

m∘m=5(m+2)2−2.m\circ m=5(m+2)^2-2.

Ecuația devine:

5(m+2)2−2=m.5(m+2)^2-2=m.

Dezvoltăm:

5(m2+4m+4)−2=m5(m^2+4m+4)-2=m 5m2+20m+18=m5m^2+20m+18=m 5m2+19m+18=0.5m^2+19m+18=0.

Factorizăm:

5m2+19m+18=(m+2)(5m+9).5m^2+19m+18=(m+2)(5m+9).

Deci:

m=−2saum=−95.m=-2 \quad \text{sau} \quad m=-\frac95.

Cum mm trebuie să fie întreg, obținem:

m=−2.\boxed{m=-2}.

SUBIECTUL al III-lea

  1. Se consideră funcția:
f:(1,+∞)→R,f(x)=ln⁡(x−1)+x2+1x−1.f:(1,+\infty)\to\mathbb R,\qquad f(x)=\ln(x-1)+\frac{x^2+1}{x-1}.
  • a) Pentru x>1x>1, derivăm:
(ln⁡(x−1))′=1x−1.\left(\ln(x-1)\right)'=\frac{1}{x-1}.

Pentru al doilea termen:

(x2+1x−1)′=2x(x−1)−(x2+1)(x−1)2=2x2−2x−x2−1(x−1)2=x2−2x−1(x−1)2.\left(\frac{x^2+1}{x-1}\right)' = \frac{2x(x-1)-(x^2+1)}{(x-1)^2} = \frac{2x^2-2x-x^2-1}{(x-1)^2} = \frac{x^2-2x-1}{(x-1)^2}.

Deci:

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

Aducem la același numitor:

f′(x)=x−1+x2−2x−1(x−1)2=x2−x−2(x−1)2,x∈(1,+∞).f'(x)=\frac{x-1+x^2-2x-1}{(x-1)^2} = \frac{x^2-x-2}{(x-1)^2},\qquad x\in(1,+\infty).
  • b) Calculăm valorile necesare în x=2x=2:
f(2)=ln⁡(2−1)+22+12−1=ln⁡1+5=5,f(2)=\ln(2-1)+\frac{2^2+1}{2-1}=\ln 1+5=5, f′(2)=22−2−2(2−1)2=0.f'(2)=\frac{2^2-2-2}{(2-1)^2}=0.

Ecuația tangentei este:

y−f(2)=f′(2)(x−2).y-f(2)=f'(2)(x-2).

Așadar:

y−5=0⋅(x−2),y-5=0\cdot(x-2),

deci:

y=5.\boxed{y=5}.
  • c) Trebuie să demonstrăm:
ln⁡(x−1)+x2+1x−1≥5,∀x∈(1,+∞).\ln(x-1)+\frac{x^2+1}{x-1}\ge 5,\qquad \forall x\in(1,+\infty).

Folosim studiul funcției ff. Din punctul a):

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

Pentru x>1x>1, avem (x−1)2>0(x-1)^2>0 și x+1>0x+1>0. Semnul lui f′(x)f'(x) este semnul lui x−2x-2.

Prin urmare:

f′(x)<0 pentru x∈(1,2),f′(2)=0,f′(x)>0 pentru x∈(2,+∞).f'(x)<0 \text{ pentru } x\in(1,2),\qquad f'(2)=0,\qquad f'(x)>0 \text{ pentru } x\in(2,+\infty).

Deci ff este descrescătoare pe (1,2](1,2] și crescătoare pe [2,+∞)[2,+\infty). Rezultă că ff are minim în x=2x=2, iar:

f(x)≥f(2)=5,∀x∈(1,+∞).f(x)\ge f(2)=5,\qquad \forall x\in(1,+\infty).

Adică:

ln⁡(x−1)+x2+1x−1≥5,∀x∈(1,+∞).\ln(x-1)+\frac{x^2+1}{x-1}\ge 5,\qquad \forall x\in(1,+\infty).
  1. Se consideră funcția:
f:R→R,f(x)=x+46x2+1.f:\mathbb R\to\mathbb R,\qquad f(x)=\frac{x+4}{6x^2+1}.
  • a) Calculăm:
∫02f(x)(6x2+1) dx=∫02x+46x2+1(6x2+1) dx=∫02(x+4) dx.\int_0^2 f(x)(6x^2+1)\,dx = \int_0^2 \frac{x+4}{6x^2+1}(6x^2+1)\,dx = \int_0^2 (x+4)\,dx.

Atunci:

∫02(x+4) dx=(x22+4x)∣02=42+8=2+8=10.\int_0^2 (x+4)\,dx = \left(\frac{x^2}{2}+4x\right)\Bigg|_0^2 = \frac{4}{2}+8=2+8=10.
  • b) Avem:
f(x)−46x2+1=x+46x2+1−46x2+1=x6x2+1.f(x)-\frac{4}{6x^2+1} = \frac{x+4}{6x^2+1}-\frac{4}{6x^2+1} = \frac{x}{6x^2+1}.

Deci:

∫02(f(x)−46x2+1) dx=∫02x6x2+1 dx.\int_0^2 \left(f(x)-\frac{4}{6x^2+1}\right)\,dx = \int_0^2 \frac{x}{6x^2+1}\,dx.

Observăm că (6x2+1)′=12x(6x^2+1)'=12x. Astfel:

∫02x6x2+1 dx=112ln⁡(6x2+1)∣02.\int_0^2 \frac{x}{6x^2+1}\,dx = \frac{1}{12}\ln(6x^2+1)\Bigg|_0^2.

Prin urmare:

112(ln⁡(25)−ln⁡1)=112ln⁡25=112⋅2ln⁡5=ln⁡56.\frac{1}{12}\left(\ln(25)-\ln 1\right) = \frac{1}{12}\ln 25 = \frac{1}{12}\cdot 2\ln 5 = \frac{\ln 5}{6}.
  • c) Trebuie să determinăm m∈Rm\in\mathbb R pentru care:
∫01x+4f(x)e2x dx=m(e2−1).\int_0^1 \frac{x+4}{f(x)}e^{2x}\,dx=m(e^2-1).

Deoarece:

f(x)=x+46x2+1,f(x)=\frac{x+4}{6x^2+1},

rezultă:

x+4f(x)=6x2+1.\frac{x+4}{f(x)}=6x^2+1.

Integrala devine:

∫01(6x2+1)e2x dx.\int_0^1 (6x^2+1)e^{2x}\,dx.

Observăm că:

(3x2e2x−3xe2x+2e2x)′=(6x2+1)e2x.\left(3x^2e^{2x}-3xe^{2x}+2e^{2x}\right)' = (6x^2+1)e^{2x}.

Deci:

∫01(6x2+1)e2x dx=(3x2e2x−3xe2x+2e2x)∣01.\int_0^1 (6x^2+1)e^{2x}\,dx = \left(3x^2e^{2x}-3xe^{2x}+2e^{2x}\right)\Bigg|_0^1.

Calculăm:

(3e2−3e2+2e2)−2=2e2−2=2(e2−1).\left(3e^2-3e^2+2e^2\right)-2=2e^2-2=2(e^2-1).

Din:

2(e2−1)=m(e2−1)2(e^2-1)=m(e^2-1)

și e2−1≠0e^2-1\ne 0, obținem:

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

Autoevaluare pentru punctaj maxim

  • Am rezolvat toate cele 18 subpuncte, în ordinea din subiect.
  • Am verificat calculele pentru radicali, ecuația exponențială, probabilitate, distanțe și trigonometrie.
  • Am tratat complet matricea M(x)M(x), determinantul, produsul de matrice și ecuația matricială.
  • Am verificat legea de compoziție prin calcul direct, factorizare și condiția ca mm să fie întreg.
  • Am precizat domeniul x>1x>1 pentru funcția cu logaritm, am derivat riguros și am folosit monotonia pentru inegalitate.
  • Am calculat integralele prin simplificare, substituție logaritmică și primitivă verificată prin derivare.