BacPath
Soluții · Profil Real

Soluții BAC Mate șt. naturii 2023 · August–Septembrie

Varianta 07

Vrei să încerci subiectul mai întâi? ← Înapoi la subiect

SUBIECTUL I

  1. Avem i2=−1i^2=-1, deci
3−4i+i(4−i)=3−4i+4i−i2=3+1=4.3-4i+i(4-i)=3-4i+4i-i^2=3+1=4.

Prin urmare, egalitatea este adevărată.

  1. Pentru f(x)=4−2xf(x)=4-2x, calculăm
f(1)=4−2=2.f(1)=4-2=2.

Atunci

(f∘f)(1)=f(f(1))=f(2)=4−2⋅2=0.(f\circ f)(1)=f(f(1))=f(2)=4-2\cdot 2=0.
  1. Ecuația este
log⁡5(x2−2x+6)=log⁡56.\log_5(x^2-2x+6)=\log_5 6.

Argumentul logaritmului este pozitiv pentru orice x∈Rx\in\mathbb R, deoarece

x2−2x+6=(x−1)2+5>0.x^2-2x+6=(x-1)^2+5>0.

Cum baza 5>05>0, 5≠15\ne 1, rezultă

x2−2x+6=6⟺x2−2x=0⟺x(x−2)=0.x^2-2x+6=6 \Longleftrightarrow x^2-2x=0 \Longleftrightarrow x(x-2)=0.

Soluțiile sunt

x∈{0,2}.\boxed{x\in\{0,2\}}.
  1. Numerele naturale de două cifre sunt de la 1010 la 9999, deci sunt 9090 numere.

Un număr divizibil cu 33 și cu 77 este divizibil cu lcm⁡(3,7)=21\operatorname{lcm}(3,7)=21. Multiplii de 2121 cu două cifre sunt

21, 42, 63, 84,21,\ 42,\ 63,\ 84,

adică 44 cazuri favorabile. Probabilitatea este

P=490=245.P=\frac{4}{90}=\boxed{\frac{2}{45}}.
  1. Dacă A(1,2)A(1,2) este mijlocul segmentului BCBC, unde B(a,0)B(a,0) și C(0,b)C(0,b), atunci
A(a+02,0+b2)=(a2,b2).A\left(\frac{a+0}{2},\frac{0+b}{2}\right)=\left(\frac a2,\frac b2\right).

Prin identificarea coordonatelor,

a2=1,b2=2.\frac a2=1,\qquad \frac b2=2.

Rezultă

a=2,b=4.\boxed{a=2,\quad b=4}.
  1. Deoarece AB=AC=10AB=AC=10, triunghiul ABCABC este isoscel cu baza BC=16BC=16. Într-un triunghi isoscel, înălțimea din vârf pe bază este și mediană, deci
BD=DC=BC2=8.BD=DC=\frac{BC}{2}=8.

În triunghiul dreptunghic ABDABD, prin teorema lui Pitagora:

AD2=AB2−BD2=102−82=100−64=36.AD^2=AB^2-BD^2=10^2-8^2=100-64=36.

Cum AD>0AD>0, obținem

AD=6.\boxed{AD=6}.

SUBIECTUL al II-lea

  1. Se consideră
I2=(1001),A=(12−1−2),B(x)=(x+12x+1x−12x−1).I_2=\begin{pmatrix}1&0\\0&1\end{pmatrix},\qquad A=\begin{pmatrix}1&2\\-1&-2\end{pmatrix},\qquad B(x)=\begin{pmatrix}x+1&2x+1\\x-1&2x-1\end{pmatrix}.
  • a) Pentru x=2x=2,
B(2)=(3513).B(2)=\begin{pmatrix}3&5\\1&3\end{pmatrix}.

Atunci

det⁡(B(2))=3⋅3−5⋅1=9−5=4.\det(B(2))=3\cdot 3-5\cdot 1=9-5=4.
  • b) Calculăm
B(0)=(11−1−1),B(1)=(2301).B(0)=\begin{pmatrix}1&1\\-1&-1\end{pmatrix},\qquad B(1)=\begin{pmatrix}2&3\\0&1\end{pmatrix}.

Produsul este

B(0)B(1)=(11−1−1)(2301)=(24−2−4)=2(12−1−2)=2A.B(0)B(1)= \begin{pmatrix}1&1\\-1&-1\end{pmatrix} \begin{pmatrix}2&3\\0&1\end{pmatrix} =\begin{pmatrix}2&4\\-2&-4\end{pmatrix} =2\begin{pmatrix}1&2\\-1&-2\end{pmatrix} =2A.

Din B(0)B(1)=aAB(0)B(1)=aA, rezultă

a=2.\boxed{a=2}.
  • c) Avem
AB(x)=(12−1−2)(x+12x+1x−12x−1)=(3x−16x−1−3x+1−6x+1).A B(x)= \begin{pmatrix}1&2\\-1&-2\end{pmatrix} \begin{pmatrix}x+1&2x+1\\x-1&2x-1\end{pmatrix} =\begin{pmatrix}3x-1&6x-1\\-3x+1&-6x+1\end{pmatrix}.

De asemenea,

B(0)−3I2=(11−1−1)−(3003)=(−21−1−4),B(0)-3I_2= \begin{pmatrix}1&1\\-1&-1\end{pmatrix} -\begin{pmatrix}3&0\\0&3\end{pmatrix} =\begin{pmatrix}-2&1\\-1&-4\end{pmatrix},

de unde

A(B(0)−3I2)=(12−1−2)(−21−1−4)=(−4−747).A(B(0)-3I_2)= \begin{pmatrix}1&2\\-1&-2\end{pmatrix} \begin{pmatrix}-2&1\\-1&-4\end{pmatrix} =\begin{pmatrix}-4&-7\\4&7\end{pmatrix}.

Egalitatea AB(x)=A(B(0)−3I2)AB(x)=A(B(0)-3I_2) dă, de exemplu din prima linie,

3x−1=−4,6x−1=−7,3x-1=-4,\qquad 6x-1=-7,

ambele conducând la

x=−1.\boxed{x=-1}.
  1. Se consideră polinomul
f=X3+2X2+mX−3,m∈R.f=X^3+2X^2+mX-3,\qquad m\in\mathbb R.
  • a) Pentru m=0m=0,
f(X)=X3+2X2−3.f(X)=X^3+2X^2-3.

Atunci

f(1)=13+2⋅12−3=1+2−3=0.f(1)=1^3+2\cdot 1^2-3=1+2-3=0.
  • b) Polinomul ff este divizibil cu X+1X+1 dacă și numai dacă f(−1)=0f(-1)=0. Calculăm
f(−1)=(−1)3+2(−1)2+m(−1)−3=−1+2−m−3=−m−2.f(-1)=(-1)^3+2(-1)^2+m(-1)-3=-1+2-m-3=-m-2.

Condiția f(−1)=0f(-1)=0 devine

−m−2=0⟺m=−2.-m-2=0 \Longleftrightarrow m=-2.

Prin urmare,

m=−2.\boxed{m=-2}.
  • c) Fie x1,x2,x3x_1,x_2,x_3 rădăcinile polinomului ff. Deoarece ff este monic,
f(X)=(X−x1)(X−x2)(X−x3).f(X)=(X-x_1)(X-x_2)(X-x_3).

Din relațiile lui Viète pentru

X3+2X2+mX−3X^3+2X^2+mX-3

obținem

x1x2x3=3.x_1x_2x_3=3.

Pe de altă parte,

(1−x1)(1−x2)(1−x3)=f(1).(1-x_1)(1-x_2)(1-x_3)=f(1).

Dar

f(1)=1+2+m−3=m.f(1)=1+2+m-3=m.

Condiția din enunț devine

m=x1x2x3=3.m=x_1x_2x_3=3.

Deci

m=3.\boxed{m=3}.

SUBIECTUL al III-lea

  1. Se consideră funcția
f:(1,+∞)→R,f(x)=3x2x2+x−2.f:(1,+\infty)\to\mathbb R,\qquad f(x)=\frac{3x^2}{x^2+x-2}.

Pe domeniul dat, x2+x−2=(x−1)(x+2)≠0x^2+x-2=(x-1)(x+2)\ne 0.

  • a) Folosind regula derivării unui raport,
f′(x)=(3x2)′(x2+x−2)−3x2(x2+x−2)′(x2+x−2)2.f'(x)=\frac{(3x^2)'(x^2+x-2)-3x^2(x^2+x-2)'}{(x^2+x-2)^2}.

Rezultă

f′(x)=6x(x2+x−2)−3x2(2x+1)(x2+x−2)2.f'(x)=\frac{6x(x^2+x-2)-3x^2(2x+1)}{(x^2+x-2)^2}.

Numărătorul este

6x3+6x2−12x−6x3−3x2=3x2−12x=3x(x−4).6x^3+6x^2-12x-6x^3-3x^2=3x^2-12x=3x(x-4).

Așadar,

f′(x)=3x(x−4)(x2+x−2)2,x∈(1,+∞).\boxed{f'(x)=\frac{3x(x-4)}{(x^2+x-2)^2}},\qquad x\in(1,+\infty).
  • b) Asimptota orizontală spre +∞+\infty se obține din limita
lim⁡x→+∞f(x)=lim⁡x→+∞3x2x2+x−2=3.\lim_{x\to+\infty} f(x) =\lim_{x\to+\infty}\frac{3x^2}{x^2+x-2}=3.

Prin urmare, ecuația asimptotei orizontale este

y=3.\boxed{y=3}.
  • c) Pentru t∈(1,4)t\in(1,4), din formula derivatei rezultă
f′(t)=3t(t−4)(t2+t−2)2<0,f'(t)=\frac{3t(t-4)}{(t^2+t-2)^2}<0,

deci funcția ff este descrescătoare pe (1,4](1,4].

Dacă x∈(1,2]x\in(1,2], atunci x≤2x\le 2 și x2≤4x^2\le 4. Cum ff este descrescătoare pe (1,4](1,4], avem

f(x)≥f(2),f(x2)≥f(4).f(x)\ge f(2),\qquad f(x^2)\ge f(4).

Calculăm

f(2)=3⋅2222+2−2=124=3,f(2)=\frac{3\cdot 2^2}{2^2+2-2}=\frac{12}{4}=3,

și

f(4)=3⋅4242+4−2=4818=83.f(4)=\frac{3\cdot 4^2}{4^2+4-2}=\frac{48}{18}=\frac{8}{3}.

Prin urmare,

f(x)+f(x2)≥3+83=173.f(x)+f(x^2)\ge 3+\frac83=\frac{17}{3}.

Deci

f(x)+f(x2)≥173,∀x∈(1,2].\boxed{f(x)+f(x^2)\ge \frac{17}{3}},\qquad \forall x\in(1,2].
  1. Se consideră funcția
f:R→R,f(x)=x(x−1)2.f:\mathbb R\to\mathbb R,\qquad f(x)=x(x-1)^2.
  • a) Pentru x∈[3,7]x\in[3,7], avem x−1≠0x-1\ne 0, iar
f(x)(x−1)2=x(x−1)2(x−1)2=x.\frac{f(x)}{(x-1)^2}=\frac{x(x-1)^2}{(x-1)^2}=x.

Astfel,

∫37f(x)(x−1)2 dx=∫37x dx=x22∣37=49−92=20.\int_3^7 \frac{f(x)}{(x-1)^2}\,dx =\int_3^7 x\,dx =\left.\frac{x^2}{2}\right|_3^7 =\frac{49-9}{2}=20.
  • b) Pentru x∈[2,3]x\in[2,3], avem x≠0x\ne 0 și x−1≠0x-1\ne 0, deci
xf(x)=xx(x−1)2=1(x−1)2.\frac{x}{f(x)}=\frac{x}{x(x-1)^2}=\frac{1}{(x-1)^2}.

Prin urmare,

∫23xf(x) dx=∫231(x−1)2 dx=∫23(x−1)−2 dx.\int_2^3 \frac{x}{f(x)}\,dx =\int_2^3 \frac{1}{(x-1)^2}\,dx =\int_2^3 (x-1)^{-2}\,dx.

O primitivă este

−1x−1.-\frac{1}{x-1}.

Atunci

∫23xf(x) dx=−1x−1∣23=−12−(−1)=12.\int_2^3 \frac{x}{f(x)}\,dx =\left.-\frac{1}{x-1}\right|_2^3 =-\frac12-(-1)=\frac12.
  • c) Avem
f(ex)=ex(ex−1)2,f(e^x)=e^x(e^x-1)^2,

deci

xf(ex)ex=x(ex−1)2=x(e2x−2ex+1).\frac{x f(e^x)}{e^x}=x(e^x-1)^2=x(e^{2x}-2e^x+1).

Atunci

∫01xf(ex)ex dx=∫01xe2x dx−2∫01xex dx+∫01x dx.\int_0^1 \frac{x f(e^x)}{e^x}\,dx =\int_0^1 x e^{2x}\,dx-2\int_0^1 x e^x\,dx+\int_0^1 x\,dx.

Calculăm pe rând:

∫xe2x dx=e2x(x2−14),\int x e^{2x}\,dx=e^{2x}\left(\frac{x}{2}-\frac14\right),

deci

∫01xe2x dx=e2x(x2−14)∣01=e24+14.\int_0^1 x e^{2x}\,dx =\left.e^{2x}\left(\frac{x}{2}-\frac14\right)\right|_0^1 =\frac{e^2}{4}+\frac14.

De asemenea,

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

deci

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

În plus,

∫01x dx=12.\int_0^1 x\,dx=\frac12.

Prin urmare,

∫01xf(ex)ex dx=e24+14−2+12=e2−54.\int_0^1 \frac{x f(e^x)}{e^x}\,dx =\frac{e^2}{4}+\frac14-2+\frac12 =\frac{e^2-5}{4}.

Astfel,

∫01xf(ex)ex dx=e2−54.\boxed{\int_0^1 \frac{x f(e^x)}{e^x}\,dx=\frac{e^2-5}{4}}.

Autoevaluare pentru punctaj maxim

  • Am rezolvat toate cele 6 exerciții din SUBIECTUL I și toate subpunctele din SUBIECTELE al II-lea și al III-lea, în ordinea din subiect.
  • Am verificat condițiile de domeniu pentru logaritm, rapoarte, funcții și integrale.
  • Am inclus calculele esențiale pentru matrice, determinant, polinom, derivată, monotonie, limită și integrale.
  • Am justificat complet cerințele de tip „Arătați” și „Demonstrați”.
  • Rezultatele finale au fost simplificate și evidențiate.