BacPath
Soluții · Profil Real

Soluții BAC Mate șt. naturii 2024 · Iunie–Iulie

Varianta 10

Vrei să încerci subiectul mai întâi? ← Înapoi la subiect

SUBIECTUL I

1. Într-o progresie aritmetică, rația este constantă:

r=a3a2=128=4.r=a_3-a_2=12-8=4.

Deoarece a2=a1+ra_2=a_1+r, avem

a1=a2r=84=4.a_1=a_2-r=8-4=4.

Prin urmare, a1=4\boxed{a_1=4}.

2. Condiția f(m)=mf(m)=m devine

3m2=m.3m-2=m.

Rezultă

2m=2m=1.2m=2 \quad \Longrightarrow \quad m=1.

Deci m=1\boxed{m=1}.

3. Ecuația este

log6(9x2)=log65.\log_6(9-x^2)=\log_6 5.

Condiția de existență este

9x2>0x(3,3).9-x^2>0 \quad \Longleftrightarrow \quad x\in(-3,3).

Cum funcția logaritmică de bază 6>16>1 este injectivă, obținem

9x2=5x2=4.9-x^2=5 \quad \Longleftrightarrow \quad x^2=4.

Astfel,

x{2,2}.x\in\{-2,2\}.

Ambele valori respectă condiția de existență, deci soluția este {2,2}\boxed{\{-2,2\}}.

4. Avem A={0,1,2,,9}A=\{0,1,2,\ldots,9\}, deci sunt 1010 cazuri posibile.

Cerem ca 2n+1A\sqrt{2n+1}\in A. Pentru nAn\in A, numărul 2n+12n+1 ia valorile impare de la 11 la 1919:

1,3,5,7,9,11,13,15,17,19.1,3,5,7,9,11,13,15,17,19.

Dintre acestea, pătrate perfecte sunt doar

1=12,9=32.1=1^2,\qquad 9=3^2.

Acestea corespund lui

2n+1=1n=0,2n+1=9n=4.2n+1=1 \Rightarrow n=0,\qquad 2n+1=9 \Rightarrow n=4.

Sunt 22 cazuri favorabile, deci probabilitatea este

P=210=15.P=\frac{2}{10}=\boxed{\frac15}.

5. Considerăm vectorii cu originea în CC:

CA=AC=(15,02)=(4,2),\overrightarrow{CA}=A-C=(1-5,0-2)=(-4,-2), CB=BC=(45,42)=(1,2).\overrightarrow{CB}=B-C=(4-5,4-2)=(-1,2).

Produsul lor scalar este

CACB=(4)(1)+(2)2=44=0.\overrightarrow{CA}\cdot \overrightarrow{CB} =(-4)(-1)+(-2)\cdot 2=4-4=0.

Prin urmare, CACB\overrightarrow{CA}\perp \overrightarrow{CB}, deci triunghiul ABCABC este dreptunghic în C\boxed{C}.

6. Calculăm

E(π3)=2sinπ3cosπ6+(sinπ4)2.E\left(\frac{\pi}{3}\right) =2\sin\frac{\pi}{3}\cdot \cos\frac{\pi}{6} +\left(\sin\frac{\pi}{4}\right)^2.

Folosim valorile cunoscute:

sinπ3=32,cosπ6=32,sinπ4=22.\sin\frac{\pi}{3}=\frac{\sqrt3}{2},\qquad \cos\frac{\pi}{6}=\frac{\sqrt3}{2},\qquad \sin\frac{\pi}{4}=\frac{\sqrt2}{2}.

Atunci

E(π3)=23232+(22)2=32+12=2.E\left(\frac{\pi}{3}\right) =2\cdot \frac{\sqrt3}{2}\cdot \frac{\sqrt3}{2} +\left(\frac{\sqrt2}{2}\right)^2 =\frac32+\frac12=2.

Deci E(π3)=2\boxed{E\left(\frac{\pi}{3}\right)=2}.

SUBIECTUL al II-lea

1.a) Pentru a=1a=1,

B(1)=(1223).B(1)= \begin{pmatrix} 1&2\\ -2&3 \end{pmatrix}.

Determinantul este

det(B(1))=132(2)=3+4=7.\det(B(1))=1\cdot 3-2\cdot(-2)=3+4=7.

Prin urmare, det(B(1))=7\boxed{\det(B(1))=7}.

1.b) Calculăm

B(2)=(2317),B(0)=(0131),B(1)=(1223).B(2)= \begin{pmatrix} 2&3\\ -1&7 \end{pmatrix},\quad B(0)= \begin{pmatrix} 0&1\\ -3&-1 \end{pmatrix},\quad B(1)= \begin{pmatrix} 1&2\\ -2&3 \end{pmatrix}.

Produsul este

B(0)B(1)=(0131)(1223)=(2319).B(0)B(1)= \begin{pmatrix} 0&1\\ -3&-1 \end{pmatrix} \begin{pmatrix} 1&2\\ -2&3 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} -2&3\\ -1&-9 \end{pmatrix}.

Rezultă

B(2)B(0)B(1)=(2317)(2319)=(40016).B(2)-B(0)B(1) = \begin{pmatrix} 2&3\\ -1&7 \end{pmatrix} - \begin{pmatrix} -2&3\\ -1&-9 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 4&0\\ 0&16 \end{pmatrix}.

Cum

4A=4(1004)=(40016),4A=4 \begin{pmatrix} 1&0\\ 0&4 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 4&0\\ 0&16 \end{pmatrix},

avem B(2)B(0)B(1)=4A\boxed{B(2)-B(0)B(1)=4A}.

1.c) Avem

C(a)=B(a)aA=(aa+1a34a1)(a004a)=(0a+1a31).C(a)=B(a)-aA = \begin{pmatrix} a&a+1\\ a-3&4a-1 \end{pmatrix} - \begin{pmatrix} a&0\\ 0&4a \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 0&a+1\\ a-3&-1 \end{pmatrix}.

Matricea C(a)C(a) nu este inversabilă dacă și numai dacă determinantul ei este 00:

detC(a)=0(1)(a+1)(a3)=(a+1)(a3).\det C(a)=0\cdot(-1)-(a+1)(a-3)=-(a+1)(a-3).

Deci

detC(a)=0(a+1)(a3)=0a=1 sau a=3.\det C(a)=0 \Longleftrightarrow (a+1)(a-3)=0 \Longleftrightarrow a=-1 \text{ sau } a=3.

Prin urmare, a{1,3}\boxed{a\in\{-1,3\}}.

2.a) Legea este

xy=xy2x3y+6.x\ast y=xy-2x-3y+6.

Pentru x=y=2x=y=2,

22=222232+6=446+6=0.2\ast 2=2\cdot2-2\cdot2-3\cdot2+6 =4-4-6+6=0.

Deci 22=0\boxed{2\ast2=0}.

2.b) Calculăm

x6=6x2x36+6=4x12.x\ast6=6x-2x-3\cdot6+6=4x-12.

Condiția x6=xx\ast6=x devine

4x12=x3x=12x=4.4x-12=x \Longleftrightarrow 3x=12 \Longleftrightarrow x=4.

Prin urmare, x=4\boxed{x=4}.

2.c) Mai întâi,

2x=2x223x+6=2x.2\ast x=2x-2\cdot2-3x+6=2-x.

Atunci

x(2x)=x(2x).x\ast(2\ast x)=x\ast(2-x).

Folosind definiția legii,

x(2x)=x(2x)2x3(2x)+6.x\ast(2-x) =x(2-x)-2x-3(2-x)+6.

Simplificăm:

x(2x)2x3(2x)+6=2xx22x6+3x+6=x2+3x.x(2-x)-2x-3(2-x)+6 =2x-x^2-2x-6+3x+6 =-x^2+3x.

Inegalitatea cerută devine

x2+3x2x23x+20.-x^2+3x\ge 2 \Longleftrightarrow x^2-3x+2\le 0.

Factorizăm:

x23x+2=(x1)(x2).x^2-3x+2=(x-1)(x-2).

Prin urmare,

(x1)(x2)0x[1,2].(x-1)(x-2)\le 0 \Longleftrightarrow x\in[1,2].

Mulțimea cerută este [1,2]\boxed{[1,2]}.

SUBIECTUL al III-lea

1.a) Funcția este definită pe R\mathbb{R}, deoarece

x2+x+4=(x+12)2+154>0.x^2+x+4=\left(x+\frac12\right)^2+\frac{15}{4}>0.

Aplicăm regula derivării raportului:

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

Astfel,

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

Numărătorul este

2x2+2x+84x22x=82x2=2(4x2).2x^2+2x+8-4x^2-2x=8-2x^2=2(4-x^2).

Deci

f(x)=2(4x2)(x2+x+4)2,xR.\boxed{f'(x)=\frac{2(4-x^2)}{(x^2+x+4)^2}},\qquad x\in\mathbb{R}.

1.b) Asimptota orizontală spre ++\infty se obține din limita

limx+f(x)=limx+2xx2+x+4.\lim_{x\to+\infty} f(x) =\lim_{x\to+\infty}\frac{2x}{x^2+x+4}.

Împărțim numărătorul și numitorul la x2x^2:

limx+2x1+1x+4x2=0.\lim_{x\to+\infty}\frac{\frac{2}{x}}{1+\frac1x+\frac4{x^2}}=0.

Prin urmare, asimptota orizontală spre ++\infty este

y=0.\boxed{y=0}.

1.c) Din formula derivatei,

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

Numitorul este strict pozitiv, deci semnul lui f(x)f'(x) este semnul lui 4x24-x^2.

Pentru x4x\ge 4, avem x>2x>2, deci f(x)<0f'(x)<0. Funcția este descrescătoare pe [2,+)[2,+\infty), de unde

f(x)f(4)=816+4+4=824=13.f(x)\le f(4)=\frac{8}{16+4+4}=\frac{8}{24}=\frac13.

Notăm t=4xt=4-x. Dacă x[4,+)x\in[4,+\infty), atunci t(,0]t\in(-\infty,0]. Pe intervalul (,2)(-\infty,-2), avem f(t)<0f'(t)<0, iar pe (2,0](-2,0], avem f(t)>0f'(t)>0. Deci ff are minim pe (,0](-\infty,0] în t=2t=-2. Prin urmare,

f(t)f(2)=442+4=23,f(t)\ge f(-2)=\frac{-4}{4-2+4}=-\frac23,

adică

f(4x)23.f(4-x)\ge -\frac23.

Rezultă

f(x)f(4x)13(23)=1.f(x)-f(4-x)\le \frac13-\left(-\frac23\right)=1.

Așadar,

f(x)f(4x)1,x[4,+).\boxed{f(x)-f(4-x)\le 1,\quad \forall x\in[4,+\infty)}.

2.a) Pe intervalul [0,2](1,+)[0,2]\subset(-1,+\infty), funcția este bine definită. Avem

(x+1)f(x)=(x+1)x+3x+1=x+3.(x+1)f(x)=(x+1)\cdot\frac{x+3}{x+1}=x+3.

Deci

02(x+1)f(x)dx=02(x+3)dx=[x22+3x]02.\int_0^2 (x+1)f(x)\,dx =\int_0^2 (x+3)\,dx =\left[\frac{x^2}{2}+3x\right]_0^2.

Calculăm:

(222+32)0=2+6=8.\left(\frac{2^2}{2}+3\cdot2\right)-0=2+6=8.

Prin urmare,

02(x+1)f(x)dx=8.\boxed{\int_0^2 (x+1)f(x)\,dx=8}.

2.b) Scriem funcția sub forma

f(x)=x+3x+1=x+1+2x+1=1+2x+1.f(x)=\frac{x+3}{x+1}=\frac{x+1+2}{x+1}=1+\frac{2}{x+1}.

Atunci

01f(x)dx=01(1+2x+1)dx=[x+2ln(x+1)]01.\int_0^1 f(x)\,dx =\int_0^1 \left(1+\frac{2}{x+1}\right)\,dx =\left[x+2\ln(x+1)\right]_0^1.

Rezultă

01f(x)dx=1+2ln2(0+2ln1)=1+2ln2.\int_0^1 f(x)\,dx =1+2\ln2-(0+2\ln1) =1+2\ln2.

Deci

01f(x)dx=1+2ln2.\boxed{\int_0^1 f(x)\,dx=1+2\ln2}.

2.c) Pe intervalul [1,2][1,2], avem

(x21)f(x)=(x1)(x+1)x+3x+1=(x1)(x+3).(x^2-1)f(x) =(x-1)(x+1)\cdot\frac{x+3}{x+1} =(x-1)(x+3).

Astfel,

12(x21)exf(x)dx=12(x1)(x+3)exdx.\int_1^2 (x^2-1)e^x f(x)\,dx =\int_1^2 (x-1)(x+3)e^x\,dx.

Deoarece

(x1)(x+3)=x2+2x3,(x-1)(x+3)=x^2+2x-3,

integrala devine

12(x2+2x3)exdx.\int_1^2 (x^2+2x-3)e^x\,dx.

Observăm că

(ex(x23))=ex(x23)+ex2x=ex(x2+2x3).\left(e^x(x^2-3)\right)' =e^x(x^2-3)+e^x\cdot 2x =e^x(x^2+2x-3).

Prin urmare,

12(x2+2x3)exdx=[ex(x23)]12.\int_1^2 (x^2+2x-3)e^x\,dx =\left[e^x(x^2-3)\right]_1^2.

Calculăm:

e2(43)e(13)=e2+2e.e^2(4-3)-e(1-3) =e^2+2e.

Conform enunțului,

e2+2e=e(e+a)=e2+ae.e^2+2e=e(e+a)=e^2+ae.

Cum e0e\ne0, rezultă

a=2.a=2.

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

Autoevaluare pentru punctaj maxim

  • Toate cele 18 subpuncte au fost rezolvate în ordinea enunțului.
  • Au fost verificate condițiile de existență pentru logaritm și domeniile funcțiilor raționale.
  • Calculele de matrice, determinant, lege de compoziție, derivare și integrare au fost dezvoltate explicit.
  • Demonstrațiile cerute prin „Arătați” folosesc justificări complete, nu doar rezultat numeric.
  • Rezultatele finale sunt simplificate și evidențiate.