Matricea C(a) nu este inversabilă dacă și numai dacă determinantul ei este 0:
detC(a)=0⋅(−1)−(a+1)(a−3)=−(a+1)(a−3).
Deci
detC(a)=0⟺(a+1)(a−3)=0⟺a=−1 sau a=3.
Prin urmare, a∈{−1,3}.
2.a) Legea este
x∗y=xy−2x−3y+6.
Pentru x=y=2,
2∗2=2⋅2−2⋅2−3⋅2+6=4−4−6+6=0.
Deci 2∗2=0.
2.b) Calculăm
x∗6=6x−2x−3⋅6+6=4x−12.
Condiția x∗6=x devine
4x−12=x⟺3x=12⟺x=4.
Prin urmare, x=4.
2.c) Mai întâi,
2∗x=2x−2⋅2−3x+6=2−x.
Atunci
x∗(2∗x)=x∗(2−x).
Folosind definiția legii,
x∗(2−x)=x(2−x)−2x−3(2−x)+6.
Simplificăm:
x(2−x)−2x−3(2−x)+6=2x−x2−2x−6+3x+6=−x2+3x.
Inegalitatea cerută devine
−x2+3x≥2⟺x2−3x+2≤0.
Factorizăm:
x2−3x+2=(x−1)(x−2).
Prin urmare,
(x−1)(x−2)≤0⟺x∈[1,2].
Mulțimea cerută este [1,2].
SUBIECTUL al III-lea
1.a) Funcția este definită pe R, deoarece
x2+x+4=(x+21)2+415>0.
Aplicăm regula derivării raportului:
f′(x)=(x2+x+4)2(2x)′(x2+x+4)−2x(x2+x+4)′.
Astfel,
f′(x)=(x2+x+4)22(x2+x+4)−2x(2x+1).
Numărătorul este
2x2+2x+8−4x2−2x=8−2x2=2(4−x2).
Deci
f′(x)=(x2+x+4)22(4−x2),x∈R.
1.b) Asimptota orizontală spre +∞ se obține din limita
x→+∞limf(x)=x→+∞limx2+x+42x.
Împărțim numărătorul și numitorul la x2:
x→+∞lim1+x1+x24x2=0.
Prin urmare, asimptota orizontală spre +∞ este
y=0.
1.c) Din formula derivatei,
f′(x)=(x2+x+4)22(4−x2).
Numitorul este strict pozitiv, deci semnul lui f′(x) este semnul lui 4−x2.
Pentru x≥4, avem x>2, deci f′(x)<0. Funcția este descrescătoare pe [2,+∞), de unde
f(x)≤f(4)=16+4+48=248=31.
Notăm t=4−x. Dacă x∈[4,+∞), atunci t∈(−∞,0]. Pe intervalul (−∞,−2), avem f′(t)<0, iar pe (−2,0], avem f′(t)>0. Deci f are minim pe (−∞,0] în t=−2. Prin urmare,
f(t)≥f(−2)=4−2+4−4=−32,
adică
f(4−x)≥−32.
Rezultă
f(x)−f(4−x)≤31−(−32)=1.
Așadar,
f(x)−f(4−x)≤1,∀x∈[4,+∞).
2.a) Pe intervalul [0,2]⊂(−1,+∞), funcția este bine definită. Avem
(x+1)f(x)=(x+1)⋅x+1x+3=x+3.
Deci
∫02(x+1)f(x)dx=∫02(x+3)dx=[2x2+3x]02.
Calculăm:
(222+3⋅2)−0=2+6=8.
Prin urmare,
∫02(x+1)f(x)dx=8.
2.b) Scriem funcția sub forma
f(x)=x+1x+3=x+1x+1+2=1+x+12.
Atunci
∫01f(x)dx=∫01(1+x+12)dx=[x+2ln(x+1)]01.
Rezultă
∫01f(x)dx=1+2ln2−(0+2ln1)=1+2ln2.
Deci
∫01f(x)dx=1+2ln2.
2.c) Pe intervalul [1,2], avem
(x2−1)f(x)=(x−1)(x+1)⋅x+1x+3=(x−1)(x+3).
Astfel,
∫12(x2−1)exf(x)dx=∫12(x−1)(x+3)exdx.
Deoarece
(x−1)(x+3)=x2+2x−3,
integrala devine
∫12(x2+2x−3)exdx.
Observăm că
(ex(x2−3))′=ex(x2−3)+ex⋅2x=ex(x2+2x−3).
Prin urmare,
∫12(x2+2x−3)exdx=[ex(x2−3)]12.
Calculăm:
e2(4−3)−e(1−3)=e2+2e.
Conform enunțului,
e2+2e=e(e+a)=e2+ae.
Cum e=0, rezultă
a=2.
Deci 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.