BacPath
Soluții · Profil Real

Soluții BAC Mate șt. naturii 2024 · Sesiunea specială

Varianta 09

Vrei să încerci subiectul mai întâi? ← Înapoi la subiect

SUBIECTUL I

1. Calculăm:

625+5(25)=625+255=1.6-2\sqrt5+\sqrt5(2-\sqrt5) =6-2\sqrt5+2\sqrt5-5=1.

Prin urmare, egalitatea este adevărată.

2. Avem

f(1)=213=1,f(a)=2a3.f(1)=2\cdot 1-3=-1,\qquad f(a)=2a-3.

Condiția devine

f(a)+f(1)=0    2a31=0    2a4=0,f(a)+f(1)=0 \iff 2a-3-1=0 \iff 2a-4=0,

de unde

a=2.a=2.

3. Folosind regulile puterilor,

102x102=1022x.10^{-2x}\cdot 10^2=10^{2-2x}.

Ecuația devine

10x1=1022x.10^{x-1}=10^{2-2x}.

Cum baza este aceeași și 10>0, 10110>0,\ 10\ne 1, egalăm exponenții:

x1=22x    3x=3    x=1.x-1=2-2x \iff 3x=3 \iff x=1.

Soluția este x=1x=1.

4. Cifrele pare din mulțimea

A={1,2,3,4,5,6}A=\{1,2,3,4,5,6\}

sunt 2,4,62,4,6, deci avem 3 cifre pare disponibile. Numărul trebuie să aibă două cifre distincte, ambele pare.

Pentru cifra zecilor avem 3 alegeri, iar pentru cifra unităților rămân 2 alegeri. Rezultă

32=63\cdot 2=6

numere.

5. Originea este O(0,0)O(0,0), iar A(4,6)A(4,6). Mijlocul segmentului OAOA este

M(0+42,0+62)=M(2,3).M\left(\frac{0+4}{2},\frac{0+6}{2}\right)=M(2,3).

Cu B(6,0)B(6,0), distanța BMBM este

BM=(62)2+(03)2=16+9=5.BM=\sqrt{(6-2)^2+(0-3)^2} =\sqrt{16+9} =5.

6. Triunghiul ABCABC este dreptunghic în AA, deci catetele sunt ABAB și ACAC. Aria este

A=ABAC2.\mathcal A=\frac{AB\cdot AC}{2}.

Știm că AC=6AC=6 și A=24\mathcal A=24, deci

24=AB62=3AB.24=\frac{AB\cdot 6}{2}=3AB.

Prin urmare,

AB=8.AB=8.

SUBIECTUL al II-lea

1. Se consideră

A=(1112),B(x)=(x+1x+42x4x3).A=\begin{pmatrix}1&1\\1&2\end{pmatrix},\qquad B(x)=\begin{pmatrix}x+1&x+4\\2x&4x-3\end{pmatrix}.

a) Determinantul matricei AA este

detA=1112=1211=1.\det A= \begin{vmatrix} 1&1\\ 1&2 \end{vmatrix} =1\cdot 2-1\cdot 1=1.

b) Calculăm

xA=(xxx2x),xA=\begin{pmatrix}x&x\\x&2x\end{pmatrix},

deci

B(x)xA=(x+1xx+4x2xx4x32x)=(14x2x3).B(x)-xA= \begin{pmatrix} x+1-x&x+4-x\\ 2x-x&4x-3-2x \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 1&4\\ x&2x-3 \end{pmatrix}.

Atunci

det(B(x)xA)=1(2x3)4x=2x3.\det(B(x)-xA)=1(2x-3)-4x=-2x-3.

Impunem condiția din enunț:

2x3=x    3x=3    x=1.-2x-3=x \iff -3x=3 \iff x=-1.

c) Mai întâi calculăm

A2=(1112)(1112)=(2335),A^2= \begin{pmatrix}1&1\\1&2\end{pmatrix} \begin{pmatrix}1&1\\1&2\end{pmatrix} = \begin{pmatrix}2&3\\3&5\end{pmatrix},

iar

A3=A2A=(2335)(1112)=(58813).A^3=A^2A= \begin{pmatrix}2&3\\3&5\end{pmatrix} \begin{pmatrix}1&1\\1&2\end{pmatrix} = \begin{pmatrix}5&8\\8&13\end{pmatrix}.

Prin urmare,

2AAA=2A3=(10161626).2A\cdot A\cdot A=2A^3= \begin{pmatrix}10&16\\16&26\end{pmatrix}.

De asemenea,

B(x+2)=(x+3x+62x+44x+5).B(x+2)= \begin{pmatrix} x+3&x+6\\ 2x+4&4x+5 \end{pmatrix}.

Rezultă

B(x)+B(x+2)=(2x+42x+104x+48x+2).B(x)+B(x+2)= \begin{pmatrix} 2x+4&2x+10\\ 4x+4&8x+2 \end{pmatrix}.

Egalitatea matricilor devine

(2x+42x+104x+48x+2)=(10161626).\begin{pmatrix} 2x+4&2x+10\\ 4x+4&8x+2 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix}10&16\\16&26\end{pmatrix}.

Din prima egalitate obținem

2x+4=10    x=3.2x+4=10 \iff x=3.

Verificarea celorlalte elemente pentru x=3x=3

2x+10=16,4x+4=16,8x+2=26.2x+10=16,\qquad 4x+4=16,\qquad 8x+2=26.

Deci soluția este x=3x=3.

2. Se consideră polinomul

f=X3+mX22X4,mR.f=X^3+mX^2-2X-4,\qquad m\in\mathbb R.

a) Pentru m=6m=6,

f(1)=13+612214=1+624=1.f(1)=1^3+6\cdot 1^2-2\cdot 1-4=1+6-2-4=1.

b) Notăm cu x1,x2,x3x_1,x_2,x_3 rădăcinile polinomului. Pentru polinomul monic

X3+mX22X4X^3+mX^2-2X-4

relațiile lui Viete dau

x1+x2+x3=m,x1x2x3=(4)=4.x_1+x_2+x_3=-m,\qquad x_1x_2x_3=-(-4)=4.

Condiția din enunț este

(x1x2x3)2=x1+x2+x3+x1x2x3.(x_1x_2x_3)^2=x_1+x_2+x_3+x_1x_2x_3.

Înlocuind,

42=m+4    16=m+4    m=12.4^2=-m+4 \iff 16=-m+4 \iff m=-12.

c) Restul împărțirii lui ff la X2X-2 este f(2)f(2). Condiția este

f(2)=8.f(2)=8.

Calculăm:

f(2)=23+m22224=8+4m44=4m.f(2)=2^3+m\cdot 2^2-2\cdot 2-4=8+4m-4-4=4m.

Astfel,

4m=8    m=2.4m=8 \iff m=2.

Polinomul devine

f(X)=X3+2X22X4.f(X)=X^3+2X^2-2X-4.

Factorizăm prin grupare:

X3+2X22X4=X2(X+2)2(X+2)=(X+2)(X22).X^3+2X^2-2X-4=X^2(X+2)-2(X+2)=(X+2)(X^2-2).

Deci

(X+2)(X2)(X+2)=0.(X+2)(X-\sqrt2)(X+\sqrt2)=0.

Rădăcinile sunt

2, 2, 2.\boxed{-2,\ -\sqrt2,\ \sqrt2}.

SUBIECTUL al III-lea

1. Se consideră funcția

f:(0,+)R,f(x)=3xx2+lnx.f:(0,+\infty)\to\mathbb R,\qquad f(x)=\frac{3-x}{x^2}+\ln x.

a) Scriem

f(x)=3x21x+lnx.f(x)=\frac{3}{x^2}-\frac{1}{x}+\ln x.

Derivăm pe domeniul (0,+)(0,+\infty):

f(x)=6x3+1x2+1x.f'(x)=-\frac{6}{x^3}+\frac{1}{x^2}+\frac{1}{x}.

Aducem la același numitor:

f(x)=6+x+x2x3=x2+x6x3,x(0,+).f'(x)=\frac{-6+x+x^2}{x^3} =\frac{x^2+x-6}{x^3},\qquad x\in(0,+\infty).

b) Avem

f(x)lnx=3xx2=3x21x.f(x)-\ln x=\frac{3-x}{x^2}=\frac{3}{x^2}-\frac{1}{x}.

Prin urmare,

limx+(f(x)lnx)=limx+(3x21x)=00=0.\lim_{x\to+\infty}(f(x)-\ln x) =\lim_{x\to+\infty}\left(\frac{3}{x^2}-\frac{1}{x}\right) =0-0=0.

c) Din punctul a),

f(x)=x2+x6x3=(x+3)(x2)x3.f'(x)=\frac{x^2+x-6}{x^3} =\frac{(x+3)(x-2)}{x^3}.

Pentru x>0x>0, avem x3>0x^3>0 și x+3>0x+3>0, deci semnul lui f(x)f'(x) este semnul lui x2x-2. Astfel, ff este descrescătoare pe (0,2](0,2] și crescătoare pe [2,+)[2,+\infty), deci are minim în x=2x=2.

Calculăm

f(2)=3222+ln2=14+ln2.f(2)=\frac{3-2}{2^2}+\ln 2=\frac14+\ln 2.

Rezultă, pentru orice x(0,+)x\in(0,+\infty),

f(x)f(2)=14+ln2.f(x)\ge f(2)=\frac14+\ln2.

Înmulțind cu 4 și scăzând 1, obținem

4f(x)14(14+ln2)1=4ln2.4f(x)-1\ge 4\left(\frac14+\ln2\right)-1=4\ln2.

Cum

4ln2=ln24=ln16,4\ln2=\ln 2^4=\ln16,

rezultă

4f(x)1ln16,x(0,+).4f(x)-1\ge \ln16,\qquad \forall x\in(0,+\infty).

2. Se consideră funcția

f:(3,+)R,f(x)=3x+1x+3.f:(-3,+\infty)\to\mathbb R,\qquad f(x)=3x+\frac{1}{\sqrt{x+3}}.

a) Observăm că

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

Atunci

24(f(x)1x+3)dx=243xdx=3x2224.\int_2^4\left(f(x)-\frac{1}{\sqrt{x+3}}\right)\,dx =\int_2^4 3x\,dx =\left.\frac{3x^2}{2}\right|_2^4.

Prin urmare,

3x2224=32(164)=18.\left.\frac{3x^2}{2}\right|_2^4 =\frac{3}{2}(16-4) =18.

b) Avem

f(x)3x=1x+3=(x+3)1/2.f(x)-3x=\frac{1}{\sqrt{x+3}}=(x+3)^{-1/2}.

Deci

16(f(x)3x)dx=16(x+3)1/2dx=2x+316.\int_1^6 (f(x)-3x)\,dx =\int_1^6 (x+3)^{-1/2}\,dx =\left.2\sqrt{x+3}\right|_1^6.

Rezultă

2924=2322=2.2\sqrt{9}-2\sqrt{4}=2\cdot 3-2\cdot 2=2.

c) Pe intervalul [2,1][-2,1], avem x+3>0x+3>0, deci integrala este bine definită. Deoarece

f(x)1x+3=3x,f(x)-\frac{1}{\sqrt{x+3}}=3x,

integrala devine

211x+3(f(x)1x+3)dx=213xx+3dx.\int_{-2}^1 \frac{1}{x+3}\left(f(x)-\frac{1}{\sqrt{x+3}}\right)\,dx =\int_{-2}^1 \frac{3x}{x+3}\,dx.

Scriem

3xx+3=3x+33x+3=39x+3.\frac{3x}{x+3}=3\cdot\frac{x+3-3}{x+3} =3-\frac{9}{x+3}.

Atunci

213xx+3dx=(3x9ln(x+3))21.\int_{-2}^1 \frac{3x}{x+3}\,dx =\left. \left(3x-9\ln(x+3)\right)\right|_{-2}^{1}.

Calculăm:

(39ln4)(69ln1)=39ln4+6=99ln4.\left(3-9\ln4\right)-\left(-6-9\ln1\right) =3-9\ln4+6=9-9\ln4.

Cum ln4=2ln2\ln4=2\ln2, obținem

99ln4=918ln2=9(12ln2).9-9\ln4=9-18\ln2=9(1-2\ln2).

Conform enunțului,

9(12ln2)=9(a2ln2).9(1-2\ln2)=9(a-2\ln2).

Împărțind la 9, rezultă

12ln2=a2ln2,1-2\ln2=a-2\ln2,

deci

a=1.a=1.

Autoevaluare pentru punctaj maxim

  • Toate cele 6 exerciții din SUBIECTUL I sunt rezolvate în ordine, cu calculele esențiale afișate.
  • Toate subpunctele de la SUBIECTUL al II-lea sunt rezolvate complet: determinanți, ecuații matriciale, relațiile lui Viete și factorizarea polinomului.
  • Toate subpunctele de la SUBIECTUL al III-lea sunt justificate riguros: derivare, limită, monotonia pentru inegalitate și integralele definite.
  • Domeniile relevante au fost respectate: x>0x>0 pentru logaritm și x>3x>-3 pentru radical.
  • Rezultatele finale au fost verificate prin înlocuire sau prin compatibilitatea condițiilor din enunț.