Rezultă m=41 sau m=−1. Cum m trebuie să fie întreg,
m=−1.
Pe R este definită legea
x∘y=xy−x−y+4.
a) Avem
0∘3=0⋅3−0−3+4=1.
Deci 0∘3=1.
b) Condiția este
x∘x=3x.
Dar
x∘x=x2−x−x+4=x2−2x+4.
Rezultă
x2−2x+4=3x⟺x2−5x+4=0.
Prin factorizare,
(x−1)(x−4)=0,
deci
x∈{1,4}.
c) Condiția cerută este
x∘a=x+a,∀x∈R.
Avem
x∘a=xa−x−a+4.
Deci
xa−x−a+4=x+a⟺xa−2x−2a+4=0.
Grupăm după x:
x(a−2)+(4−2a)=0,∀x∈R.
Pentru ca egalitatea să fie adevărată pentru orice x, trebuie ca
a−2=0și4−2a=0.
Ambele dau
a=2.
SUBIECTUL al III-lea
Se consideră funcția
f:R→R,f(x)=ex(x2+2x−2).
a) Funcția este derivabilă pe R. Folosind regula produsului,
f′(x)=(ex)′(x2+2x−2)+ex(x2+2x−2)′.
Rezultă
f′(x)=ex(x2+2x−2)+ex(2x+2)=ex(x2+4x).
Deci
f′(x)=ex(x2+4x),x∈R.
b) Pentru x→+∞,
f′(x)f(x)=ex(x2+4x)ex(x2+2x−2)=x2+4xx2+2x−2.
Împărțim la x2:
x2+4xx2+2x−2=1+x41+x2−x22.
Prin urmare
x→+∞limf′(x)f(x)=1+01+0−0=1.
c) Inegalitatea cerută este
ex+4(x2+2x−2)≤6,∀x∈(−∞,0].
Observăm că
ex+4(x2+2x−2)=e4⋅ex(x2+2x−2)=e4f(x).
Este suficient să arătăm că f(x)≤e46 pe (−∞,0].
Din punctul a),
f′(x)=exx(x+4).
Cum ex>0, semnul lui f′(x) este semnul produsului x(x+4). Pe (−∞,−4), f′(x)>0, iar pe (−4,0), f′(x)<0. Deci f este crescătoare pe (−∞,−4] și descrescătoare pe [−4,0]. Prin urmare, pe (−∞,0], valoarea maximă se atinge în x=−4.
Calculăm
f(−4)=e−4((−4)2+2(−4)−2)=e−4(16−8−2)=e46.
Astfel,
f(x)≤f(−4)=e46,∀x∈(−∞,0].
Înmulțind cu e4>0, obținem
ex+4(x2+2x−2)≤6,∀x∈(−∞,0].
Se consideră funcția
f:(0,+∞)→R,f(x)=x3+x3.
a) Avem
f(x)−x3=x3+x3−x3=x3.
Deci
∫12(f(x)−x3)dx=∫12x3dx=4x412=416−41=415.
b) Funcția este
g:(0,+∞)→R,g(x)=x1f(x).
Pentru x>0,
g(x)=xx3+x3=x5/2+3x−3/2.
Ambele termene sunt pozitive pentru x>0, deci
g(x)>0,∀x∈(0,+∞).
Dacă G este o primitivă a lui g, atunci
G′(x)=g(x)>0,∀x∈(0,+∞).
Prin urmare, orice primitivă G este crescătoare pe (0,+∞).
c) Pentru x>0,
f(x)1=x3+x31=x4+3x.
Atunci
∫13f(x)1dx=∫13x4+3xdx.
Folosim substituția u=x2, deci du=2xdx, iar xdx=21du. Pentru x=1, u=1, iar pentru x=3, u=3. Obținem
∫13x4+3xdx=21∫13u2+31du.
Cum
∫u2+3du=31arctan3u+C,
rezultă
21∫13u2+31du=231arctan3u13.
Calculăm valorile:
arctan33=arctan(3)=3π,arctan31=6π.
Prin urmare
∫13f(x)1dx=231(3π−6π)=231⋅6π=123π.
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,+∞).
Determinanții, produsul de matrice prin forma A(a)=I2+aB, legea de compoziție și condiția „pentru orice x” 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.