BacPath
Soluții · Profil Real

Soluții BAC Mate șt. naturii 2023 · Sesiunea specială

Varianta 06

Vrei să încerci subiectul mai întâi? ← Înapoi la subiect

SUBIECTUL I

  1. Avem
(62)(6+2)=(6)222=64=2.(\sqrt6-2)(\sqrt6+2)=(\sqrt6)^2-2^2=6-4=2.

Deci egalitatea este adevărată.

  1. Funcția este f(x)=x2+1f(x)=x^2+1. Condiția cerută este
f(a)=1aa2+1=1aa2+a=0.f(a)=1-a \Longleftrightarrow a^2+1=1-a \Longleftrightarrow a^2+a=0.

Prin urmare

a(a+1)=0a=0 sau a=1.a(a+1)=0 \Longleftrightarrow a=0 \text{ sau } a=-1.

Numerele reale sunt a{1,0}\boxed{a\in\{-1,0\}}.

  1. Condițiile de existență sunt x2+4>0x^2+4>0, adevărat pentru orice xRx\in\mathbb R, și 6x4>06x-4>0, adică x>23x>\frac23.

Ecuația

log4(x2+4)=log4(6x4)\log_4(x^2+4)=\log_4(6x-4)

este echivalentă, deoarece baza 4>04>0, 414\ne 1, cu

x2+4=6x4.x^2+4=6x-4.

Rezultă

x26x+8=0(x2)(x4)=0.x^2-6x+8=0 \Longleftrightarrow (x-2)(x-4)=0.

Soluțiile x=2x=2 și x=4x=4 respectă domeniul, deci

x{2,4}.\boxed{x\in\{2,4\}}.
  1. Cifra zecilor trebuie să fie impară, deci poate fi aleasă dintre 1,3,51,3,5: sunt 33 posibilități.

Cifra unităților se poate alege din mulțimea {1,2,3,4,5}\{1,2,3,4,5\}, deci sunt 55 posibilități. Numărul total este

35=15.3\cdot 5=15.

Se pot forma 15\boxed{15} numere.

  1. Fie MM mijlocul segmentului ABAB, unde A(1,5)A(1,-5) și B(5,5)B(5,5). Atunci
M(1+52,5+52)=M(3,0).M\left(\frac{1+5}{2},\frac{-5+5}{2}\right)=M(3,0).

Distanța de la O(0,0)O(0,0) la M(3,0)M(3,0) este

OM=(30)2+(00)2=3.OM=\sqrt{(3-0)^2+(0-0)^2}=3.

Răspuns: 3\boxed{3}.

  1. Triunghiul ABCABC este dreptunghic în AA, deci catetele sunt ABAB și ACAC. Pentru unghiul CC,
tanC=ABAC.\tan C=\frac{AB}{AC}.

Cum AC=6AC=6 și tanC=3\tan C=\sqrt3, rezultă

AB6=3AB=63.\frac{AB}{6}=\sqrt3 \Longleftrightarrow AB=6\sqrt3.

Aria triunghiului este

AABC=ABAC2=6362=183.\mathcal A_{ABC}=\frac{AB\cdot AC}{2} =\frac{6\sqrt3\cdot 6}{2}=18\sqrt3.

Deci aria triunghiului ABCABC este 183\boxed{18\sqrt3}.

SUBIECTUL al II-lea

  1. Se consideră
I2=(1001),A(a)=(1aa3a3a+1).I_2=\begin{pmatrix}1&0\\0&1\end{pmatrix},\qquad A(a)=\begin{pmatrix}1-a&a\\-3a&3a+1\end{pmatrix}.
  • a) Pentru a=2a=2,
A(2)=(1267).A(2)=\begin{pmatrix}-1&2\\-6&7\end{pmatrix}.

Atunci

det(A(2))=(1)72(6)=7+12=5.\det(A(2))=(-1)\cdot 7-2\cdot(-6)=-7+12=5.

Deci det(A(2))=5\boxed{\det(A(2))=5}.

  • b) Calculăm:
A(a)I2=(1aa3a3a+1)(1001)=(aa3a3a).A(a)-I_2= \begin{pmatrix}1-a&a\\-3a&3a+1\end{pmatrix} - \begin{pmatrix}1&0\\0&1\end{pmatrix} = \begin{pmatrix}-a&a\\-3a&3a\end{pmatrix}.

Pe de altă parte,

A(1)=(0134),A(1)=\begin{pmatrix}0&1\\-3&4\end{pmatrix},

deci

A(1)I2=(1133).A(1)-I_2= \begin{pmatrix}-1&1\\-3&3\end{pmatrix}.

Prin urmare

a(A(1)I2)=a(1133)=(aa3a3a)=A(a)I2.a(A(1)-I_2)= a\begin{pmatrix}-1&1\\-3&3\end{pmatrix} = \begin{pmatrix}-a&a\\-3a&3a\end{pmatrix} =A(a)-I_2.

Deci

A(a)I2=a(A(1)I2),aR.\boxed{A(a)-I_2=a(A(1)-I_2)},\quad \forall a\in\mathbb R.
  • c) Notăm
B=A(1)I2=(1133).B=A(1)-I_2=\begin{pmatrix}-1&1\\-3&3\end{pmatrix}.

Din punctul b), A(a)=I2+aBA(a)=I_2+aB. Calculăm

B2=(1133)(1133)=(2266)=2B.B^2= \begin{pmatrix}-1&1\\-3&3\end{pmatrix} \begin{pmatrix}-1&1\\-3&3\end{pmatrix} = \begin{pmatrix}-2&2\\-6&6\end{pmatrix} =2B.

Atunci, pentru orice p,qRp,q\in\mathbb R,

A(p)A(q)=(I2+pB)(I2+qB)=I2+(p+q)B+pqB2=I2+(p+q+2pq)B.A(p)A(q)=(I_2+pB)(I_2+qB) =I_2+(p+q)B+pqB^2 =I_2+(p+q+2pq)B.

Deci

A(p)A(q)=A(p+q+2pq).A(p)A(q)=A(p+q+2pq).

Aplicăm pentru p=mp=m, q=2mq=2m:

A(m)A(2m)=A(m+2m+2m2m)=A(4m2+3m).A(m)A(2m)=A(m+2m+2m\cdot 2m)=A(4m^2+3m).

Condiția A(m)A(2m)=A(1)A(m)A(2m)=A(1) devine

4m2+3m=1.4m^2+3m=1.

Astfel

4m2+3m1=0(4m1)(m+1)=0.4m^2+3m-1=0 \Longleftrightarrow (4m-1)(m+1)=0.

Rezultă m=14m=\frac14 sau m=1m=-1. Cum mm trebuie să fie întreg,

m=1.\boxed{m=-1}.
  1. Pe R\mathbb R este definită legea
xy=xyxy+4.x\circ y=xy-x-y+4.
  • a) Avem
03=0303+4=1.0\circ 3=0\cdot 3-0-3+4=1.

Deci 03=1\boxed{0\circ 3=1}.

  • b) Condiția este
xx=3x.x\circ x=3x.

Dar

xx=x2xx+4=x22x+4.x\circ x=x^2-x-x+4=x^2-2x+4.

Rezultă

x22x+4=3xx25x+4=0.x^2-2x+4=3x \Longleftrightarrow x^2-5x+4=0.

Prin factorizare,

(x1)(x4)=0,(x-1)(x-4)=0,

deci

x{1,4}.\boxed{x\in\{1,4\}}.
  • c) Condiția cerută este
xa=x+a,xR.x\circ a=x+a,\quad \forall x\in\mathbb R.

Avem

xa=xaxa+4.x\circ a=xa-x-a+4.

Deci

xaxa+4=x+axa2x2a+4=0.xa-x-a+4=x+a \Longleftrightarrow xa-2x-2a+4=0.

Grupăm după xx:

x(a2)+(42a)=0,xR.x(a-2)+(4-2a)=0,\quad \forall x\in\mathbb R.

Pentru ca egalitatea să fie adevărată pentru orice xx, trebuie ca

a2=0și42a=0.a-2=0 \quad \text{și} \quad 4-2a=0.

Ambele dau

a=2.\boxed{a=2}.

SUBIECTUL al III-lea

  1. Se consideră funcția
f:RR,f(x)=ex(x2+2x2).f:\mathbb R\to\mathbb R,\qquad f(x)=e^x(x^2+2x-2).
  • a) Funcția este derivabilă pe R\mathbb R. Folosind regula produsului,
f(x)=(ex)(x2+2x2)+ex(x2+2x2).f'(x)=(e^x)'(x^2+2x-2)+e^x(x^2+2x-2)'.

Rezultă

f(x)=ex(x2+2x2)+ex(2x+2)=ex(x2+4x).f'(x)=e^x(x^2+2x-2)+e^x(2x+2) =e^x(x^2+4x).

Deci

f(x)=ex(x2+4x),xR.\boxed{f'(x)=e^x(x^2+4x)},\quad x\in\mathbb R.
  • b) Pentru x+x\to+\infty,
f(x)f(x)=ex(x2+2x2)ex(x2+4x)=x2+2x2x2+4x.\frac{f(x)}{f'(x)} =\frac{e^x(x^2+2x-2)}{e^x(x^2+4x)} =\frac{x^2+2x-2}{x^2+4x}.

Împărțim la x2x^2:

x2+2x2x2+4x=1+2x2x21+4x.\frac{x^2+2x-2}{x^2+4x} =\frac{1+\frac2x-\frac{2}{x^2}}{1+\frac4x}.

Prin urmare

limx+f(x)f(x)=1+001+0=1.\lim_{x\to+\infty}\frac{f(x)}{f'(x)} =\frac{1+0-0}{1+0}=1.
  • c) Inegalitatea cerută este
ex+4(x2+2x2)6,x(,0].e^{x+4}(x^2+2x-2)\le 6,\quad \forall x\in(-\infty,0].

Observăm că

ex+4(x2+2x2)=e4ex(x2+2x2)=e4f(x).e^{x+4}(x^2+2x-2)=e^4\cdot e^x(x^2+2x-2)=e^4f(x).

Este suficient să arătăm că f(x)6e4f(x)\le \frac{6}{e^4} pe (,0](-\infty,0].

Din punctul a),

f(x)=exx(x+4).f'(x)=e^x x(x+4).

Cum ex>0e^x>0, semnul lui f(x)f'(x) este semnul produsului x(x+4)x(x+4). Pe (,4)(-\infty,-4), f(x)>0f'(x)>0, iar pe (4,0)(-4,0), f(x)<0f'(x)<0. Deci ff este crescătoare pe (,4](-\infty,-4] și descrescătoare pe [4,0][-4,0]. Prin urmare, pe (,0](-\infty,0], valoarea maximă se atinge în x=4x=-4.

Calculăm

f(4)=e4((4)2+2(4)2)=e4(1682)=6e4.f(-4)=e^{-4}\left((-4)^2+2(-4)-2\right) =e^{-4}(16-8-2)=\frac6{e^4}.

Astfel,

f(x)f(4)=6e4,x(,0].f(x)\le f(-4)=\frac6{e^4},\quad \forall x\in(-\infty,0].

Înmulțind cu e4>0e^4>0, obținem

ex+4(x2+2x2)6,x(,0].e^{x+4}(x^2+2x-2)\le 6,\quad \forall x\in(-\infty,0].
  1. Se consideră funcția
f:(0,+)R,f(x)=x3+3x.f:(0,+\infty)\to\mathbb R,\qquad f(x)=x^3+\frac3x.
  • a) Avem
f(x)3x=x3+3x3x=x3.f(x)-\frac3x=x^3+\frac3x-\frac3x=x^3.

Deci

12(f(x)3x)dx=12x3dx=x4412=16414=154.\int_1^2\left(f(x)-\frac3x\right)\,dx =\int_1^2 x^3\,dx =\left.\frac{x^4}{4}\right|_1^2 =\frac{16}{4}-\frac14 =\frac{15}{4}.
  • b) Funcția este
g:(0,+)R,g(x)=1xf(x).g:(0,+\infty)\to\mathbb R,\qquad g(x)=\frac1{\sqrt{x}}f(x).

Pentru x>0x>0,

g(x)=x3+3xx=x5/2+3x3/2.g(x)=\frac{x^3+\frac3x}{\sqrt{x}} =x^{5/2}+3x^{-3/2}.

Ambele termene sunt pozitive pentru x>0x>0, deci

g(x)>0,x(0,+).g(x)>0,\quad \forall x\in(0,+\infty).

Dacă GG este o primitivă a lui gg, atunci

G(x)=g(x)>0,x(0,+).G'(x)=g(x)>0,\quad \forall x\in(0,+\infty).

Prin urmare, orice primitivă GG este crescătoare pe (0,+)(0,+\infty).

  • c) Pentru x>0x>0,
1f(x)=1x3+3x=xx4+3.\frac1{f(x)} =\frac1{x^3+\frac3x} =\frac{x}{x^4+3}.

Atunci

131f(x)dx=13xx4+3dx.\int_1^{\sqrt3}\frac1{f(x)}\,dx =\int_1^{\sqrt3}\frac{x}{x^4+3}\,dx.

Folosim substituția u=x2u=x^2, deci du=2xdxdu=2x\,dx, iar xdx=12dux\,dx=\frac12du. Pentru x=1x=1, u=1u=1, iar pentru x=3x=\sqrt3, u=3u=3. Obținem

13xx4+3dx=12131u2+3du.\int_1^{\sqrt3}\frac{x}{x^4+3}\,dx =\frac12\int_1^3\frac{1}{u^2+3}\,du.

Cum

duu2+3=13arctanu3+C,\int \frac{du}{u^2+3} =\frac1{\sqrt3}\arctan\frac{u}{\sqrt3}+C,

rezultă

12131u2+3du=123arctanu313.\frac12\int_1^3\frac{1}{u^2+3}\,du =\frac1{2\sqrt3} \left.\arctan\frac{u}{\sqrt3}\right|_1^3.

Calculăm valorile:

arctan33=arctan(3)=π3,arctan13=π6.\arctan\frac{3}{\sqrt3}=\arctan(\sqrt3)=\frac{\pi}{3}, \qquad \arctan\frac1{\sqrt3}=\frac{\pi}{6}.

Prin urmare

131f(x)dx=123(π3π6)=123π6=π123.\int_1^{\sqrt3}\frac1{f(x)}\,dx =\frac1{2\sqrt3}\left(\frac{\pi}{3}-\frac{\pi}{6}\right) =\frac1{2\sqrt3}\cdot\frac{\pi}{6} =\frac{\pi}{12\sqrt3}.

Autoevaluare pentru punctaj maxim

  • Toate cele 18 subpuncte au fost rezolvate în ordinea subiectului.
  • Domeniile au fost verificate la ecuația logaritmică și la funcțiile definite pe (0,+)(0,+\infty).
  • Determinanții, produsul de matrice prin forma A(a)=I2+aBA(a)=I_2+aB, legea de compoziție și condiția „pentru orice xx” au fost justificate complet.
  • Derivata, limita, monotonia și inegalitatea exponențială au fost verificate riguros.
  • Integralele au fost calculate cu primitivele și substituțiile necesare, iar rezultatele finale sunt simplificate.