BacPath
Soluții · Profil Real

Soluții BAC Mate șt. naturii 2025 · August–Septembrie

Varianta 09

Vrei să încerci subiectul mai întâi? ← Înapoi la subiect

SUBIECTUL I

1. Într-o progresie aritmetică,

a3=a1+2r.a_3=a_1+2r.

Din a1=5a_1=5 și a3=35a_3=35 obținem

35=5+2r⟺2r=30⟺r=15.35=5+2r \Longleftrightarrow 2r=30 \Longleftrightarrow r=15.

Atunci

a2=a1+r=5+15=20.a_2=a_1+r=5+15=20.

Prin urmare, a2=20\boxed{a_2=20}.

2. Calculăm

f(0)=2⋅0+3=3,f(1)=2⋅1+3=5.f(0)=2\cdot 0+3=3,\qquad f(1)=2\cdot 1+3=5.

Condiția devine

f(m)=f(0)⋅f(1)=3⋅5=15.f(m)=f(0)\cdot f(1)=3\cdot 5=15.

Cum f(m)=2m+3f(m)=2m+3, avem

2m+3=15⟺2m=12⟺m=6.2m+3=15 \Longleftrightarrow 2m=12 \Longleftrightarrow m=6.

Deci m=6\boxed{m=6}.

3. Ecuația este

x2−43=3x−63.\sqrt[3]{x^2-4}=\sqrt[3]{3x-6}.

Funcția t↦t3t\mapsto \sqrt[3]{t} este injectivă pe R\mathbb R, deci ecuația este echivalentă cu

x2−4=3x−6.x^2-4=3x-6.

Rezultă

x2−3x+2=0⟺(x−1)(x−2)=0.x^2-3x+2=0 \Longleftrightarrow (x-1)(x-2)=0.

Prin urmare,

x=1saux=2.x=1 \quad \text{sau} \quad x=2.

Ambele valori sunt admise, deoarece radicalul de ordin impar este definit pentru orice număr real. Soluția este

x∈{1,2}.\boxed{x\in\{1,2\}}.

4. Numerele naturale de o cifră sunt

{0,1,2,3,4,5,6,7,8,9},\{0,1,2,3,4,5,6,7,8,9\},

deci sunt 1010 cazuri posibile.

Inegalitatea cerută este

3n2<100⟺n2<1003.3n^2<100 \Longleftrightarrow n^2<\frac{100}{3}.

Pentru n∈{0,1,…,9}n\in\{0,1,\ldots,9\}, valorile care verifică sunt

n∈{0,1,2,3,4,5},n\in\{0,1,2,3,4,5\},

deoarece 52=25<10035^2=25<\frac{100}{3}, iar 62=36>10036^2=36>\frac{100}{3}. Sunt 66 cazuri favorabile, deci probabilitatea este

P=610=35.P=\frac{6}{10}=\frac35.

Răspuns: 35\boxed{\frac35}.

5. Notăm C(xC,yC)C(x_C,y_C). Deoarece B(2,5)B(2,5) este mijlocul segmentului ACAC, avem

B(xA+xC2,yA+yC2).B\left(\frac{x_A+x_C}{2},\frac{y_A+y_C}{2}\right).

Cu A(0,2)A(0,2), rezultă

(0+xC2,2+yC2)=(2,5).\left(\frac{0+x_C}{2},\frac{2+y_C}{2}\right)=(2,5).

Egalând coordonatele,

xC2=2⟺xC=4,\frac{x_C}{2}=2 \Longleftrightarrow x_C=4,

și

2+yC2=5⟺2+yC=10⟺yC=8.\frac{2+y_C}{2}=5 \Longleftrightarrow 2+y_C=10 \Longleftrightarrow y_C=8.

Prin urmare,

C(4,8).\boxed{C(4,8)}.

6. Triunghiul ABCABC este dreptunghic în AA, iar AB=ACAB=AC. Notăm

AB=AC=a,a>0.AB=AC=a,\qquad a>0.

Aria triunghiului dreptunghic este

A=AB⋅AC2=a22.\mathcal A=\frac{AB\cdot AC}{2}=\frac{a^2}{2}.

Din A=18\mathcal A=18, obținem

a22=18⟺a2=36⟺a=6.\frac{a^2}{2}=18 \Longleftrightarrow a^2=36 \Longleftrightarrow a=6.

Prin teorema lui Pitagora,

BC2=AB2+AC2=62+62=72.BC^2=AB^2+AC^2=6^2+6^2=72.

Cum BC>0BC>0,

BC=72=62.BC=\sqrt{72}=6\sqrt2.

Am arătat că BC=62\boxed{BC=6\sqrt2}.

SUBIECTUL al II-lea

1.

Se consideră

I2=(1001),A(x)=(1−x3x−x1+4x).I_2=\begin{pmatrix}1&0\\0&1\end{pmatrix},\qquad A(x)=\begin{pmatrix}1-x&3x\\-x&1+4x\end{pmatrix}.

a) Pentru x=2x=2,

A(2)=(−16−29).A(2)=\begin{pmatrix}-1&6\\-2&9\end{pmatrix}.

Determinantul este

det⁡(A(2))=(−1)⋅9−6⋅(−2)=−9+12=3.\det(A(2))=(-1)\cdot 9-6\cdot(-2)=-9+12=3.

Deci det⁡(A(2))=3\boxed{\det(A(2))=3}.

b) Pentru orice x,y∈Rx,y\in\mathbb R,

A(y)=(1−y3y−y1+4y),A(y)=\begin{pmatrix}1-y&3y\\-y&1+4y\end{pmatrix},

deci

xA(y)=(x−xy3xy−xyx+4xy).xA(y)= \begin{pmatrix} x-xy&3xy\\ -xy&x+4xy \end{pmatrix}.

De asemenea,

A(xy)=(1−xy3xy−xy1+4xy).A(xy)= \begin{pmatrix} 1-xy&3xy\\ -xy&1+4xy \end{pmatrix}.

Prin scădere,

xA(y)−A(xy)=(x−xy−(1−xy)00x+4xy−(1+4xy)).xA(y)-A(xy)= \begin{pmatrix} x-xy-(1-xy)&0\\ 0&x+4xy-(1+4xy) \end{pmatrix}.

Rezultă

xA(y)−A(xy)=(x−100x−1)=(x−1)I2.xA(y)-A(xy)= \begin{pmatrix} x-1&0\\ 0&x-1 \end{pmatrix} =(x-1)I_2.

Egalitatea este demonstrată.

c) Calculăm

A(1)=(03−15),A(1)=\begin{pmatrix}0&3\\-1&5\end{pmatrix},

iar

A(x−1)=(2−x3x−31−x4x−3).A(x-1)= \begin{pmatrix} 2-x&3x-3\\ 1-x&4x-3 \end{pmatrix}.

Atunci

A(1)A(x−1)=(03−15)(2−x3x−31−x4x−3)=(3−3x12x−93−4x17x−12).A(1)A(x-1)= \begin{pmatrix}0&3\\-1&5\end{pmatrix} \begin{pmatrix} 2-x&3x-3\\ 1-x&4x-3 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 3-3x&12x-9\\ 3-4x&17x-12 \end{pmatrix}.

Pe de altă parte,

xA(x)=x(1−x3x−x1+4x)=(x−x23x2−x2x+4x2).xA(x)=x \begin{pmatrix} 1-x&3x\\ -x&1+4x \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} x-x^2&3x^2\\ -x^2&x+4x^2 \end{pmatrix}.

Egalitatea matricelor impune, de exemplu din elementul (1,1)(1,1),

3−3x=x−x2.3-3x=x-x^2.

Aceasta este echivalentă cu

x2−4x+3=0⟺(x−1)(x−3)=0.x^2-4x+3=0 \Longleftrightarrow (x-1)(x-3)=0.

Deci x=1x=1 sau x=3x=3. Pentru aceste valori, celelalte elemente dau aceeași ecuație:

12x−9=3x2,3−4x=−x2,17x−12=x+4x2.12x-9=3x^2,\qquad 3-4x=-x^2,\qquad 17x-12=x+4x^2.

Prin urmare,

x∈{1,3}.\boxed{x\in\{1,3\}}.

2.

Legea de compoziție este

x∘y=14(x+1)(y+1)−1,x,y∈R.x\circ y=\frac14(x+1)(y+1)-1,\qquad x,y\in\mathbb R.

a) Calculăm direct:

1∘5=14(1+1)(5+1)−1=14⋅2⋅6−1=3−1=2.1\circ 5=\frac14(1+1)(5+1)-1 =\frac14\cdot 2\cdot 6-1 =3-1=2.

Deci 1∘5=2\boxed{1\circ 5=2}.

b) Pentru orice x∈Rx\in\mathbb R,

x∘3=14(x+1)(3+1)−1=x+1−1=x.x\circ 3=\frac14(x+1)(3+1)-1 =x+1-1=x.

De asemenea,

3∘x=14(3+1)(x+1)−1=x+1−1=x.3\circ x=\frac14(3+1)(x+1)-1 =x+1-1=x.

Așadar,

x∘3=3∘x=x,∀x∈R.x\circ 3=3\circ x=x,\qquad \forall x\in\mathbb R.

Prin urmare, e=3\boxed{e=3} este elementul neutru al legii ∘\circ.

c) Condiția m∘n=3m\circ n=3 devine

14(m+1)(n+1)−1=3.\frac14(m+1)(n+1)-1=3.

Rezultă

14(m+1)(n+1)=4⟺(m+1)(n+1)=16.\frac14(m+1)(n+1)=4 \Longleftrightarrow (m+1)(n+1)=16.

Deoarece m,n∈Nm,n\in\mathbb N și m≤nm\le n, avem m+1≤n+1m+1\le n+1, iar factorii pozitivi ai lui 1616 se pot grupa astfel:

(m+1,n+1)∈{(1,16),(2,8),(4,4)}.(m+1,n+1)\in\{(1,16),(2,8),(4,4)\}.

Prin urmare,

(m,n)∈{(0,15),(1,7),(3,3)}.(m,n)\in\{(0,15),(1,7),(3,3)\}.

Verificarea se face direct prin (m+1)(n+1)=16(m+1)(n+1)=16, deci perechile cerute sunt

(0,15), (1,7), (3,3).\boxed{(0,15),\ (1,7),\ (3,3)}.

SUBIECTUL al III-lea

1.

Se consideră

f:(0,+∞)→R,f(x)=x2−3x−1+ln⁡x.f:(0,+\infty)\to\mathbb R,\qquad f(x)=x^2-3x-1+\ln x.

Domeniul este (0,+∞)(0,+\infty), deoarece trebuie să avem x>0x>0 pentru ln⁡x\ln x.

a) Derivăm pe domeniul funcției:

f′(x)=2x−3+1x.f'(x)=2x-3+\frac1x.

Aducem la același numitor:

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

Numărătorul se factorizează:

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

Prin urmare,

f′(x)=(2x−1)(x−1)x,x∈(0,+∞).\boxed{f'(x)=\frac{(2x-1)(x-1)}{x}},\qquad x\in(0,+\infty).

b) Avem

f(x)+3x=x2−1+ln⁡x.f(x)+3x=x^2-1+\ln x.

Pentru x≠1x\ne 1, limita devine

f(x)+3xln⁡x=x2−1+ln⁡xln⁡x=x2−1ln⁡x+1.\frac{f(x)+3x}{\ln x} =\frac{x^2-1+\ln x}{\ln x} =\frac{x^2-1}{\ln x}+1.

Mai departe,

x2−1ln⁡x=(x+1)⋅x−1ln⁡x.\frac{x^2-1}{\ln x} =(x+1)\cdot\frac{x-1}{\ln x}.

Folosim limita fundamentală

lim⁡x→1ln⁡xx−1=1,\lim_{x\to1}\frac{\ln x}{x-1}=1,

deci

lim⁡x→1x−1ln⁡x=1.\lim_{x\to1}\frac{x-1}{\ln x}=1.

Prin urmare,

lim⁡x→1f(x)+3xln⁡x=2⋅1+1=3.\lim_{x\to1}\frac{f(x)+3x}{\ln x} =2\cdot 1+1=3.

Deci

lim⁡x→1f(x)+3xln⁡x=3.\boxed{\lim_{x\to 1}\frac{f(x)+3x}{\ln x}=3}.

c) Din punctul a),

f′(x)=(2x−1)(x−1)x.f'(x)=\frac{(2x-1)(x-1)}{x}.

Pe (0,+∞)(0,+\infty), numitorul xx este pozitiv, deci semnul lui f′(x)f'(x) este semnul produsului (2x−1)(x−1)(2x-1)(x-1).

Pe intervalul (0,1](0,1], funcția este crescătoare pe (0,12]\left(0,\frac12\right] și descrescătoare pe [12,1]\left[\frac12,1\right]. Astfel, maximul pe (0,1](0,1] se obține în x=12x=\frac12, iar

f(x)≤f(12),x∈(0,1].f(x)\le f\left(\frac12\right),\qquad x\in(0,1].

Calculăm

f(12)=14−32−1+ln⁡12=−94−ln⁡2.f\left(\frac12\right) =\frac14-\frac32-1+\ln\frac12 =-\frac94-\ln 2.

Pe intervalul [1,2][1,2], avem f′(x)≥0f'(x)\ge 0, deci ff este crescătoare. Prin urmare,

f(y)≤f(2),y∈[1,2].f(y)\le f(2),\qquad y\in[1,2].

Calculăm

f(2)=4−6−1+ln⁡2=−3+ln⁡2.f(2)=4-6-1+\ln2=-3+\ln2.

Adunând cele două estimări,

f(x)+f(y)≤(−94−ln⁡2)+(−3+ln⁡2)=−94−124=−214.f(x)+f(y) \le \left(-\frac94-\ln2\right)+(-3+\ln2) =-\frac94-\frac{12}{4} =-\frac{21}{4}.

Deci

f(x)+f(y)≤−214,\boxed{f(x)+f(y)\le -\frac{21}{4}},

pentru orice x∈(0,1]x\in(0,1] și orice y∈[1,2]y\in[1,2].

2.

Se consideră

f:(0,+∞)→R,f(x)=x−1x.f:(0,+\infty)\to\mathbb R,\qquad f(x)=\frac{x-1}{\sqrt{x}}.

Domeniul este (0,+∞)(0,+\infty), deoarece x\sqrt{x} apare la numitor.

a) Pentru x∈[2,4]x\in[2,4],

f(x)x=x−1x⋅x=x−1.f(x)\sqrt{x}=\frac{x-1}{\sqrt{x}}\cdot \sqrt{x}=x-1.

Atunci

∫24f(x)x dx=∫24(x−1) dx=(x22−x)∣24.\int_2^4 f(x)\sqrt{x}\,dx =\int_2^4 (x-1)\,dx =\left(\frac{x^2}{2}-x\right)\Bigg|_2^4.

Calculăm:

(162−4)−(42−2)=(8−4)−(2−2)=4.\left(\frac{16}{2}-4\right)-\left(\frac42-2\right) =(8-4)-(2-2)=4.

Prin urmare,

∫24f(x)x dx=4.\boxed{\int_2^4 f(x)\sqrt{x}\,dx=4}.

b) Scriem

f(x)=x−1x=x−1x.f(x)=\frac{x-1}{\sqrt{x}}=\sqrt{x}-\frac1{\sqrt{x}}.

Astfel,

∫14f(x) dx=∫14(x1/2−x−1/2) dx.\int_1^4 f(x)\,dx =\int_1^4 \left(x^{1/2}-x^{-1/2}\right)\,dx.

O primitivă este

23x3/2−2x1/2.\frac23x^{3/2}-2x^{1/2}.

Deci

∫14f(x) dx=(23x3/2−2x)∣14.\int_1^4 f(x)\,dx =\left(\frac23x^{3/2}-2\sqrt{x}\right)\Bigg|_1^4.

Calculăm:

(23⋅8−2⋅2)−(23⋅1−2⋅1)=(163−4)−(23−2).\left(\frac23\cdot 8-2\cdot 2\right) - \left(\frac23\cdot 1-2\cdot 1\right) = \left(\frac{16}{3}-4\right) - \left(\frac23-2\right).

Rezultă

43−(−43)=83.\frac43-\left(-\frac43\right)=\frac83.

Prin urmare,

∫14f(x) dx=83.\boxed{\int_1^4 f(x)\,dx=\frac83}.

c) Pe intervalul [2,3][2,3], avem x>1x>1, deci

f(x)=x−1x>0,f(x)=\frac{x-1}{\sqrt{x}}>0,

iar funcția

g(x)=2f(x)g(x)=\frac{\sqrt2}{f(x)}

este bine definită.

Volumul corpului obținut prin rotația graficului lui gg în jurul axei OxOx este

V=π∫23(g(x))2 dx.V=\pi\int_2^3 (g(x))^2\,dx.

Cum

g(x)=2x−1x=2xx−1,g(x)=\frac{\sqrt2}{\frac{x-1}{\sqrt{x}}} =\frac{\sqrt{2x}}{x-1},

rezultă

(g(x))2=2x(x−1)2.(g(x))^2=\frac{2x}{(x-1)^2}.

Atunci

V=π∫232x(x−1)2 dx.V=\pi\int_2^3 \frac{2x}{(x-1)^2}\,dx.

Scriem

2x(x−1)2=2(x−1+1)(x−1)2=2x−1+2(x−1)2.\frac{2x}{(x-1)^2} =\frac{2(x-1+1)}{(x-1)^2} =\frac{2}{x-1}+\frac{2}{(x-1)^2}.

Prin urmare,

∫2x(x−1)2 dx=2ln⁡(x−1)−2x−1,\int \frac{2x}{(x-1)^2}\,dx =2\ln(x-1)-\frac{2}{x-1},

pe intervalul [2,3][2,3], unde x−1>0x-1>0. Calculăm:

∫232x(x−1)2 dx=(2ln⁡(x−1)−2x−1)∣23.\int_2^3 \frac{2x}{(x-1)^2}\,dx =\left(2\ln(x-1)-\frac{2}{x-1}\right)\Bigg|_2^3.

Astfel,

(2ln⁡2−22)−(2ln⁡1−21)=2ln⁡2−1−(0−2)=2ln⁡2+1.\left(2\ln2-\frac22\right)-\left(2\ln1-\frac21\right) =2\ln2-1-(0-2) =2\ln2+1.

Deoarece

2ln⁡2+1=ln⁡4+ln⁡e=ln⁡(4e),2\ln2+1=\ln4+\ln e=\ln(4e),

obținem

V=πln⁡(4e).V=\pi\ln(4e).

Am arătat că V=πln⁡(4e)\boxed{V=\pi\ln(4e)}.

Autoevaluare pentru punctaj maxim

  • Toate cele 18 subpuncte au fost rezolvate în ordinea enunțului.
  • Notațiile pierdute în textul extras au fost verificate pe PDF: radicalii cubici de la I.3 includ expresiile x2−4x^2-4, respectiv 3x−63x-6, iar la III.2 funcția este f(x)=x−1xf(x)=\frac{x-1}{\sqrt{x}}.
  • Au fost precizate condițiile de domeniu pentru logaritm, radical cu numitor și funcția folosită la volumul de rotație.
  • Calculele pentru determinant, matrice, lege de compoziție, probabilitate, derivată, monotonie, limită și integrale sunt dezvoltate explicit.
  • Demonstrațiile de tip „Arătați” și „Demonstrați” includ justificarea rezultatului final, nu doar calcul numeric.
  • Rezultatele finale sunt simplificate și evidențiate.