SUBIECTUL I
1. Într-o progresie aritmetică, rația este
r = a 2 − a 1 = 15 − 4 = 11. r=a_2-a_1=15-4=11. r = a 2 − a 1 = 15 − 4 = 11.
Atunci
a 3 = a 2 + r = 15 + 11 = 26. a_3=a_2+r=15+11=26. a 3 = a 2 + r = 15 + 11 = 26.
Prin urmare, a 3 = 26 \boxed{a_3=26} a 3 = 26 .
2. Avem
f ( a ) = 3 a − 2 , f ( 2 ) = 3 ⋅ 2 − 2 = 4. f(a)=3a-2,\qquad f(2)=3\cdot2-2=4. f ( a ) = 3 a − 2 , f ( 2 ) = 3 ⋅ 2 − 2 = 4.
Condiția din enunț devine
f ( a ) + f ( 2 ) = 2 a ⟺ 3 a − 2 + 4 = 2 a . f(a)+f(2)=2a
\Longleftrightarrow
3a-2+4=2a. f ( a ) + f ( 2 ) = 2 a ⟺ 3 a − 2 + 4 = 2 a .
Deci
3 a + 2 = 2 a ⟺ a = − 2. 3a+2=2a \Longleftrightarrow a=-2. 3 a + 2 = 2 a ⟺ a = − 2.
Prin urmare, a = − 2 \boxed{a=-2} a = − 2 .
3. Ecuația este
log 2 ( x 2 − 3 x + 2 ) = log 2 ( 2 + x ) . \log_2(x^2-3x+2)=\log_2(2+x). log 2 ( x 2 − 3 x + 2 ) = log 2 ( 2 + x ) .
Condițiile de existență sunt
x 2 − 3 x + 2 > 0 , 2 + x > 0. x^2-3x+2>0,\qquad 2+x>0. x 2 − 3 x + 2 > 0 , 2 + x > 0.
Prima condiție devine
( x − 1 ) ( x − 2 ) > 0 ⟺ x ∈ ( − ∞ , 1 ) ∪ ( 2 , + ∞ ) , (x-1)(x-2)>0 \Longleftrightarrow x\in(-\infty,1)\cup(2,+\infty), ( x − 1 ) ( x − 2 ) > 0 ⟺ x ∈ ( − ∞ , 1 ) ∪ ( 2 , + ∞ ) ,
iar a doua este x > − 2 x>-2 x > − 2 . Pe domeniul de existență, funcția logaritmică de bază 2 > 1 2>1 2 > 1 este injectivă, deci
x 2 − 3 x + 2 = x + 2. x^2-3x+2=x+2. x 2 − 3 x + 2 = x + 2.
Rezultă
x 2 − 4 x = 0 ⟺ x ( x − 4 ) = 0 , x^2-4x=0
\Longleftrightarrow
x(x-4)=0, x 2 − 4 x = 0 ⟺ x ( x − 4 ) = 0 ,
deci x = 0 x=0 x = 0 sau x = 4 x=4 x = 4 . Verificăm condițiile:
0 ∈ ( − 2 , 1 ) , 4 ∈ ( 2 , + ∞ ) . 0\in(-2,1),\qquad 4\in(2,+\infty). 0 ∈ ( − 2 , 1 ) , 4 ∈ ( 2 , + ∞ ) .
Ambele valori sunt admise, așadar soluția este
x ∈ { 0 , 4 } . \boxed{x\in\{0,4\}}. x ∈ { 0 , 4 } .
4. Un număr par are cifra unităților pară. Din mulțimea
A = { 1 , 2 , 3 , 5 , 7 , 8 } , A=\{1,2,3,5,7,8\}, A = { 1 , 2 , 3 , 5 , 7 , 8 } ,
cifrele pare posibile pentru unități sunt 2 2 2 și 8 8 8 .
Pentru fiecare alegere a cifrei unităților, cifra zecilor se poate alege dintre celelalte 5 5 5 cifre, deoarece cifrele trebuie să fie distincte. Prin regula produsului, numărul cerut este
2 ⋅ 5 = 10. 2\cdot 5=10. 2 ⋅ 5 = 10.
Se pot forma 10 \boxed{10} 10 numere.
5. Avem O ( 0 , 0 ) O(0,0) O ( 0 , 0 ) , A ( 0 , 5 ) A(0,5) A ( 0 , 5 ) , B ( 8 , 4 ) B(8,4) B ( 8 , 4 ) . Punctul C C C , mijlocul segmentului O B OB O B , are coordonatele
C ( 0 + 8 2 , 0 + 4 2 ) = C ( 4 , 2 ) . C\left(\frac{0+8}{2},\frac{0+4}{2}\right)=C(4,2). C ( 2 0 + 8 , 2 0 + 4 ) = C ( 4 , 2 ) .
Calculăm lungimile:
A O = ( 0 − 0 ) 2 + ( 5 − 0 ) 2 = 5 , AO=\sqrt{(0-0)^2+(5-0)^2}=5, A O = ( 0 − 0 ) 2 + ( 5 − 0 ) 2 = 5 ,
A C = ( 4 − 0 ) 2 + ( 2 − 5 ) 2 = 16 + 9 = 5. AC=\sqrt{(4-0)^2+(2-5)^2}
=\sqrt{16+9}
=5. A C = ( 4 − 0 ) 2 + ( 2 − 5 ) 2 = 16 + 9 = 5.
Prin urmare,
A O = A C . \boxed{AO=AC}. A O = A C .
6. Triunghiul A B C ABC A B C este dreptunghic în A A A , deci B C BC B C este ipotenuza. Pentru unghiul B B B ,
cos B = cateta al a ˘ turat a ˘ ipotenuz a ˘ = A B B C . \cos B=\frac{\text{cateta alăturată}}{\text{ipotenuză}}=\frac{AB}{BC}. cos B = ipotenuz a ˘ cateta al a ˘ turat a ˘ = B C A B .
Din enunț,
A B B C = 2 3 . \frac{AB}{BC}=\frac23. B C A B = 3 2 .
Cum A B = 4 AB=4 A B = 4 , rezultă
4 B C = 2 3 ⟺ 2 B C = 12 ⟺ B C = 6. \frac{4}{BC}=\frac23
\Longleftrightarrow
2BC=12
\Longleftrightarrow
BC=6. B C 4 = 3 2 ⟺ 2 B C = 12 ⟺ B C = 6.
Deci B C = 6 \boxed{BC=6} B C = 6 .
SUBIECTUL al II-lea
1. Se consideră
I 2 = ( 1 0 0 1 ) , A = ( − 2 8 − 1 3 ) . I_2=\begin{pmatrix}1&0\\0&1\end{pmatrix},
\qquad
A=\begin{pmatrix}-2&8\\-1&3\end{pmatrix}. I 2 = ( 1 0 0 1 ) , A = ( − 2 − 1 8 3 ) .
1.a) Determinantul matricei A A A este
det A = ( − 2 ) ⋅ 3 − 8 ⋅ ( − 1 ) = − 6 + 8 = 2. \det A=(-2)\cdot3-8\cdot(-1)=-6+8=2. det A = ( − 2 ) ⋅ 3 − 8 ⋅ ( − 1 ) = − 6 + 8 = 2.
Prin urmare, det A = 2 \boxed{\det A=2} det A = 2 .
1.b) Calculăm
I 2 − A = ( 1 0 0 1 ) − ( − 2 8 − 1 3 ) = ( 3 − 8 1 − 2 ) . I_2-A=
\begin{pmatrix}1&0\\0&1\end{pmatrix}
-
\begin{pmatrix}-2&8\\-1&3\end{pmatrix}
=
\begin{pmatrix}3&-8\\1&-2\end{pmatrix}. I 2 − A = ( 1 0 0 1 ) − ( − 2 − 1 8 3 ) = ( 3 1 − 8 − 2 ) .
Deci
B = 1 2 ( I 2 − A ) = ( 3 2 − 4 1 2 − 1 ) . B=\frac12(I_2-A)
=
\begin{pmatrix}\frac32&-4\\[2pt]\frac12&-1\end{pmatrix}. B = 2 1 ( I 2 − A ) = ( 2 3 2 1 − 4 − 1 ) .
Verificăm produsul:
A B = ( − 2 8 − 1 3 ) ( 3 2 − 4 1 2 − 1 ) = ( − 3 + 4 8 − 8 − 3 2 + 3 2 4 − 3 ) = ( 1 0 0 1 ) = I 2 . AB=
\begin{pmatrix}-2&8\\-1&3\end{pmatrix}
\begin{pmatrix}\frac32&-4\\[2pt]\frac12&-1\end{pmatrix}
=
\begin{pmatrix}
-3+4&8-8\\[2pt]
-\frac32+\frac32&4-3
\end{pmatrix}
=
\begin{pmatrix}1&0\\0&1\end{pmatrix}
=I_2. A B = ( − 2 − 1 8 3 ) ( 2 3 2 1 − 4 − 1 ) = ( − 3 + 4 − 2 3 + 2 3 8 − 8 4 − 3 ) = ( 1 0 0 1 ) = I 2 .
De asemenea,
B A = ( 3 2 − 4 1 2 − 1 ) ( − 2 8 − 1 3 ) = ( − 3 + 4 12 − 12 − 1 + 1 4 − 3 ) = I 2 . BA=
\begin{pmatrix}\frac32&-4\\[2pt]\frac12&-1\end{pmatrix}
\begin{pmatrix}-2&8\\-1&3\end{pmatrix}
=
\begin{pmatrix}
-3+4&12-12\\[2pt]
-1+1&4-3
\end{pmatrix}
=I_2. B A = ( 2 3 2 1 − 4 − 1 ) ( − 2 − 1 8 3 ) = ( − 3 + 4 − 1 + 1 12 − 12 4 − 3 ) = I 2 .
Așadar, B B B este inversa matricei A A A , adică
B = A − 1 . \boxed{B=A^{-1}}. B = A − 1 .
1.c) Ecuația este
( A − I 2 ) X = 2 A . (A-I_2)X=2A. ( A − I 2 ) X = 2 A .
Din punctul b), avem
A − 1 = 1 2 ( I 2 − A ) , A^{-1}=\frac12(I_2-A), A − 1 = 2 1 ( I 2 − A ) ,
de unde
I 2 − A = 2 A − 1 și A − I 2 = − 2 A − 1 . I_2-A=2A^{-1}
\quad\text{și}\quad
A-I_2=-2A^{-1}. I 2 − A = 2 A − 1 ș i A − I 2 = − 2 A − 1 .
Astfel,
− 2 A − 1 X = 2 A . -2A^{-1}X=2A. − 2 A − 1 X = 2 A .
Împărțind cu − 2 -2 − 2 , obținem
A − 1 X = − A . A^{-1}X=-A. A − 1 X = − A .
Înmulțim la stânga cu A A A :
X = − A 2 . X=-A^2. X = − A 2 .
Calculăm
A 2 = ( − 2 8 − 1 3 ) ( − 2 8 − 1 3 ) = ( 4 − 8 − 16 + 24 2 − 3 − 8 + 9 ) = ( − 4 8 − 1 1 ) . A^2=
\begin{pmatrix}-2&8\\-1&3\end{pmatrix}
\begin{pmatrix}-2&8\\-1&3\end{pmatrix}
=
\begin{pmatrix}
4-8&-16+24\\
2-3&-8+9
\end{pmatrix}
=
\begin{pmatrix}-4&8\\-1&1\end{pmatrix}. A 2 = ( − 2 − 1 8 3 ) ( − 2 − 1 8 3 ) = ( 4 − 8 2 − 3 − 16 + 24 − 8 + 9 ) = ( − 4 − 1 8 1 ) .
Prin urmare,
X = − A 2 = ( 4 − 8 1 − 1 ) . X=-A^2
=
\boxed{\begin{pmatrix}4&-8\\1&-1\end{pmatrix}}. X = − A 2 = ( 4 1 − 8 − 1 ) .
Verificare:
( A − I 2 ) X = ( − 3 8 − 1 2 ) ( 4 − 8 1 − 1 ) = ( − 4 16 − 2 6 ) = 2 A . (A-I_2)X
=
\begin{pmatrix}-3&8\\-1&2\end{pmatrix}
\begin{pmatrix}4&-8\\1&-1\end{pmatrix}
=
\begin{pmatrix}-4&16\\-2&6\end{pmatrix}
=2A. ( A − I 2 ) X = ( − 3 − 1 8 2 ) ( 4 1 − 8 − 1 ) = ( − 4 − 2 16 6 ) = 2 A .
2. Pe M = [ 0 , + ∞ ) M=[0,+\infty) M = [ 0 , + ∞ ) este definită legea
x ∗ y = x + y − x y . x*y=x+y-\sqrt{xy}. x ∗ y = x + y − x y .
Pentru x , y ∈ M x,y\in M x , y ∈ M , produsul x y ≥ 0 xy\ge 0 x y ≥ 0 , deci radicalul este definit.
În plus,
x + y ≥ 2 x y ≥ x y , x+y\ge 2\sqrt{xy}\ge \sqrt{xy}, x + y ≥ 2 x y ≥ x y ,
pentru x , y ≥ 0 x,y\ge 0 x , y ≥ 0 , deci x + y − x y ≥ 0 x+y-\sqrt{xy}\ge 0 x + y − x y ≥ 0 , adică rezultatul aparține lui M M M .
2.a) Calculăm direct:
1 ∗ 4 = 1 + 4 − 1 ⋅ 4 = 5 − 2 = 3. 1*4=1+4-\sqrt{1\cdot4}=5-2=3. 1 ∗ 4 = 1 + 4 − 1 ⋅ 4 = 5 − 2 = 3.
Deci 1 ∗ 4 = 3 \boxed{1*4=3} 1 ∗ 4 = 3 .
2.b) Cerem x ∈ M x\in M x ∈ M , deci x ≥ 0 x\ge 0 x ≥ 0 . Atunci
x ∗ ( 9 x ) = x + 9 x − x ⋅ 9 x . x*(9x)=x+9x-\sqrt{x\cdot 9x}. x ∗ ( 9 x ) = x + 9 x − x ⋅ 9 x .
Cum x ≥ 0 x\ge 0 x ≥ 0 ,
9 x 2 = 3 x . \sqrt{9x^2}=3x. 9 x 2 = 3 x .
Prin urmare,
x ∗ ( 9 x ) = 10 x − 3 x = 7 x . x*(9x)=10x-3x=7x. x ∗ ( 9 x ) = 10 x − 3 x = 7 x .
Condiția devine
7 x = x 2 ⟺ x 2 − 7 x = 0 ⟺ x ( x − 7 ) = 0. 7x=x^2
\Longleftrightarrow
x^2-7x=0
\Longleftrightarrow
x(x-7)=0. 7 x = x 2 ⟺ x 2 − 7 x = 0 ⟺ x ( x − 7 ) = 0.
Rezultă
x = 0 sau x = 7. x=0 \quad \text{sau} \quad x=7. x = 0 sau x = 7.
Ambele aparțin lui M M M , deci
x ∈ { 0 , 7 } . \boxed{x\in\{0,7\}}. x ∈ { 0 , 7 } .
2.c) Deoarece 2 x > 0 2^x>0 2 x > 0 și 2 x + 2 > 0 2^{x+2}>0 2 x + 2 > 0 , legea este definită pentru orice x ∈ R x\in\mathbb R x ∈ R . Calculăm
2 x ∗ 2 x + 2 = 2 x + 2 x + 2 − 2 x ⋅ 2 x + 2 . 2^x*2^{x+2}
=2^x+2^{x+2}-\sqrt{2^x\cdot 2^{x+2}}. 2 x ∗ 2 x + 2 = 2 x + 2 x + 2 − 2 x ⋅ 2 x + 2 .
Avem
2 x + 2 = 4 ⋅ 2 x , 2^{x+2}=4\cdot 2^x, 2 x + 2 = 4 ⋅ 2 x ,
și
2 x ⋅ 2 x + 2 = 2 2 x + 2 = 2 x + 1 , \sqrt{2^x\cdot 2^{x+2}}
=\sqrt{2^{2x+2}}
=2^{x+1}, 2 x ⋅ 2 x + 2 = 2 2 x + 2 = 2 x + 1 ,
deoarece 2 x + 1 > 0 2^{x+1}>0 2 x + 1 > 0 . Atunci
2 x ∗ 2 x + 2 = 2 x + 4 ⋅ 2 x − 2 x + 1 = 5 ⋅ 2 x − 2 ⋅ 2 x = 3 ⋅ 2 x . 2^x*2^{x+2}
=2^x+4\cdot2^x-2^{x+1}
=5\cdot2^x-2\cdot2^x
=3\cdot2^x. 2 x ∗ 2 x + 2 = 2 x + 4 ⋅ 2 x − 2 x + 1 = 5 ⋅ 2 x − 2 ⋅ 2 x = 3 ⋅ 2 x .
Ecuația devine
3 ⋅ 2 x = 6 x . 3\cdot2^x=6^x. 3 ⋅ 2 x = 6 x .
Cum 6 x = 2 x ⋅ 3 x 6^x=2^x\cdot3^x 6 x = 2 x ⋅ 3 x și 2 x > 0 2^x>0 2 x > 0 , împărțim la 2 x 2^x 2 x :
3 = 3 x . 3=3^x. 3 = 3 x .
Rezultă
x = 1. x=1. x = 1.
Prin urmare, x = 1 \boxed{x=1} x = 1 .
SUBIECTUL al III-lea
1. Se consideră funcția
f : ( 0 , + ∞ ) → R , f ( x ) = 2 x x 2 + x + 2 . f:(0,+\infty)\to\mathbb R,\qquad
f(x)=\frac{2\sqrt{x}}{x^2+x+2}. f : ( 0 , + ∞ ) → R , f ( x ) = x 2 + x + 2 2 x .
Pentru x > 0 x>0 x > 0 , avem x \sqrt{x} x definit și x 2 + x + 2 > 0 x^2+x+2>0 x 2 + x + 2 > 0 , deoarece
x 2 + x + 2 = ( x + 1 2 ) 2 + 7 4 > 0. x^2+x+2=\left(x+\frac12\right)^2+\frac74>0. x 2 + x + 2 = ( x + 2 1 ) 2 + 4 7 > 0.
1.a) Notăm
u ( x ) = 2 x , v ( x ) = x 2 + x + 2. u(x)=2\sqrt{x},\qquad v(x)=x^2+x+2. u ( x ) = 2 x , v ( x ) = x 2 + x + 2.
Atunci
u ′ ( x ) = 1 x , v ′ ( x ) = 2 x + 1. u'(x)=\frac{1}{\sqrt{x}},\qquad v'(x)=2x+1. u ′ ( x ) = x 1 , v ′ ( x ) = 2 x + 1.
Folosind regula derivării câtului,
f ′ ( x ) = u ′ ( x ) v ( x ) − u ( x ) v ′ ( x ) v 2 ( x ) . f'(x)=\frac{u'(x)v(x)-u(x)v'(x)}{v^2(x)}. f ′ ( x ) = v 2 ( x ) u ′ ( x ) v ( x ) − u ( x ) v ′ ( x ) .
Deci
f ′ ( x ) = 1 x ( x 2 + x + 2 ) − 2 x ( 2 x + 1 ) ( x 2 + x + 2 ) 2 . f'(x)
=
\frac{\frac{1}{\sqrt{x}}(x^2+x+2)-2\sqrt{x}(2x+1)}
{(x^2+x+2)^2}. f ′ ( x ) = ( x 2 + x + 2 ) 2 x 1 ( x 2 + x + 2 ) − 2 x ( 2 x + 1 ) .
Aducem numărătorul la factorul comun 1 x \frac{1}{\sqrt{x}} x 1 :
1 x ( x 2 + x + 2 ) − 2 x ( 2 x + 1 ) = x 2 + x + 2 − 2 x ( 2 x + 1 ) x . \frac{1}{\sqrt{x}}(x^2+x+2)-2\sqrt{x}(2x+1)
=
\frac{x^2+x+2-2x(2x+1)}{\sqrt{x}}. x 1 ( x 2 + x + 2 ) − 2 x ( 2 x + 1 ) = x x 2 + x + 2 − 2 x ( 2 x + 1 ) .
Prin urmare,
f ′ ( x ) = x 2 + x + 2 − 4 x 2 − 2 x ( x 2 + x + 2 ) 2 x = − 3 x 2 − x + 2 ( x 2 + x + 2 ) 2 x . f'(x)
=
\frac{x^2+x+2-4x^2-2x}{(x^2+x+2)^2\sqrt{x}}
=
\frac{-3x^2-x+2}{(x^2+x+2)^2\sqrt{x}}. f ′ ( x ) = ( x 2 + x + 2 ) 2 x x 2 + x + 2 − 4 x 2 − 2 x = ( x 2 + x + 2 ) 2 x − 3 x 2 − x + 2 .
Așadar,
f ′ ( x ) = − 3 x 2 − x + 2 ( x 2 + x + 2 ) 2 x , x ∈ ( 0 , + ∞ ) . \boxed{f'(x)=\frac{-3x^2-x+2}{(x^2+x+2)^2\sqrt{x}}},
\qquad x\in(0,+\infty). f ′ ( x ) = ( x 2 + x + 2 ) 2 x − 3 x 2 − x + 2 , x ∈ ( 0 , + ∞ ) .
1.b) Asimptota orizontală spre + ∞ +\infty + ∞ are ecuația y = L y=L y = L , unde
L = lim x → + ∞ f ( x ) . L=\lim_{x\to+\infty}f(x). L = x → + ∞ lim f ( x ) .
Calculăm
lim x → + ∞ 2 x x 2 + x + 2 = lim x → + ∞ 2 x 1 / 2 x 2 ( 1 + 1 x + 2 x 2 ) = lim x → + ∞ 2 x 3 / 2 ( 1 + 1 x + 2 x 2 ) = 0. \lim_{x\to+\infty}\frac{2\sqrt{x}}{x^2+x+2}
=
\lim_{x\to+\infty}
\frac{2x^{1/2}}{x^2\left(1+\frac1x+\frac2{x^2}\right)}
=
\lim_{x\to+\infty}
\frac{2}{x^{3/2}\left(1+\frac1x+\frac2{x^2}\right)}
=0. x → + ∞ lim x 2 + x + 2 2 x = x → + ∞ lim x 2 ( 1 + x 1 + x 2 2 ) 2 x 1/2 = x → + ∞ lim x 3/2 ( 1 + x 1 + x 2 2 ) 2 = 0.
Prin urmare, asimptota orizontală spre + ∞ +\infty + ∞ este
y = 0 . \boxed{y=0}. y = 0 .
1.c) Tangenta la grafic este paralelă cu axa O x Ox O x dacă și numai dacă panta ei este 0 0 0 , adică
f ′ ( a ) = 0. f'(a)=0. f ′ ( a ) = 0.
Pentru a > 0 a>0 a > 0 , numitorul
( a 2 + a + 2 ) 2 a (a^2+a+2)^2\sqrt{a} ( a 2 + a + 2 ) 2 a
este strict pozitiv, deci trebuie ca numărătorul să fie 0 0 0 :
− 3 a 2 − a + 2 = 0. -3a^2-a+2=0. − 3 a 2 − a + 2 = 0.
Echivalent,
3 a 2 + a − 2 = 0. 3a^2+a-2=0. 3 a 2 + a − 2 = 0.
Factorizăm:
3 a 2 + a − 2 = ( 3 a − 2 ) ( a + 1 ) . 3a^2+a-2=(3a-2)(a+1). 3 a 2 + a − 2 = ( 3 a − 2 ) ( a + 1 ) .
Astfel,
( 3 a − 2 ) ( a + 1 ) = 0 ⟺ a = 2 3 sau a = − 1. (3a-2)(a+1)=0
\Longleftrightarrow
a=\frac23 \quad \text{sau} \quad a=-1. ( 3 a − 2 ) ( a + 1 ) = 0 ⟺ a = 3 2 sau a = − 1.
Cum a ∈ ( 0 , + ∞ ) a\in(0,+\infty) a ∈ ( 0 , + ∞ ) , singura valoare admisă este
a = 2 3 . \boxed{a=\frac23}. a = 3 2 .
2. Se consideră funcția
f : R → R , f ( x ) = x 3 + 3 x + 3. f:\mathbb R\to\mathbb R,\qquad f(x)=x^3+3x+3. f : R → R , f ( x ) = x 3 + 3 x + 3.
2.a) Avem
f ( x ) − 3 x − 3 = x 3 + 3 x + 3 − 3 x − 3 = x 3 . f(x)-3x-3=x^3+3x+3-3x-3=x^3. f ( x ) − 3 x − 3 = x 3 + 3 x + 3 − 3 x − 3 = x 3 .
Prin urmare,
∫ 0 2 ( f ( x ) − 3 x − 3 ) d x = ∫ 0 2 x 3 d x = [ x 4 4 ] 0 2 . \int_0^2 (f(x)-3x-3)\,dx
=
\int_0^2 x^3\,dx
=
\left[\frac{x^4}{4}\right]_0^2. ∫ 0 2 ( f ( x ) − 3 x − 3 ) d x = ∫ 0 2 x 3 d x = [ 4 x 4 ] 0 2 .
Rezultă
[ x 4 4 ] 0 2 = 2 4 4 − 0 = 16 4 = 4. \left[\frac{x^4}{4}\right]_0^2
=\frac{2^4}{4}-0
=\frac{16}{4}
=4. [ 4 x 4 ] 0 2 = 4 2 4 − 0 = 4 16 = 4.
Deci
∫ 0 2 ( f ( x ) − 3 x − 3 ) d x = 4 . \boxed{\int_0^2 (f(x)-3x-3)\,dx=4}. ∫ 0 2 ( f ( x ) − 3 x − 3 ) d x = 4 .
2.b) Observăm că
f ( x ) − x 3 = x 3 + 3 x + 3 − x 3 = 3 x + 3 = 3 ( x + 1 ) . f(x)-x^3=x^3+3x+3-x^3=3x+3=3(x+1). f ( x ) − x 3 = x 3 + 3 x + 3 − x 3 = 3 x + 3 = 3 ( x + 1 ) .
Pe intervalul [ 0 , 1 ] [0,1] [ 0 , 1 ] , 3 ( x + 1 ) > 0 3(x+1)>0 3 ( x + 1 ) > 0 , deci integrala este bine definită. Atunci
∫ 0 1 1 ( f ( x ) − x 3 ) 2 d x = ∫ 0 1 1 9 ( x + 1 ) 2 d x = 1 9 ∫ 0 1 ( x + 1 ) − 2 d x . \int_0^1 \frac{1}{(f(x)-x^3)^2}\,dx
=
\int_0^1 \frac{1}{9(x+1)^2}\,dx
=
\frac19\int_0^1 (x+1)^{-2}\,dx. ∫ 0 1 ( f ( x ) − x 3 ) 2 1 d x = ∫ 0 1 9 ( x + 1 ) 2 1 d x = 9 1 ∫ 0 1 ( x + 1 ) − 2 d x .
O primitivă este
∫ ( x + 1 ) − 2 d x = − ( x + 1 ) − 1 + C . \int (x+1)^{-2}\,dx=-(x+1)^{-1}+C. ∫ ( x + 1 ) − 2 d x = − ( x + 1 ) − 1 + C .
Prin urmare,
1 9 ∫ 0 1 ( x + 1 ) − 2 d x = 1 9 [ − 1 x + 1 ] 0 1 = 1 9 ( − 1 2 + 1 ) = 1 18 . \frac19\int_0^1 (x+1)^{-2}\,dx
=
\frac19\left[-\frac{1}{x+1}\right]_0^1
=
\frac19\left(-\frac12+1\right)
=
\frac{1}{18}. 9 1 ∫ 0 1 ( x + 1 ) − 2 d x = 9 1 [ − x + 1 1 ] 0 1 = 9 1 ( − 2 1 + 1 ) = 18 1 .
Așadar,
∫ 0 1 1 ( f ( x ) − x 3 ) 2 d x = 1 18 . \boxed{\int_0^1 \frac{1}{(f(x)-x^3)^2}\,dx=\frac{1}{18}}. ∫ 0 1 ( f ( x ) − x 3 ) 2 1 d x = 18 1 .
2.c) Avem
f ( x ) − 3 = x 3 + 3 x , f(x)-3=x^3+3x, f ( x ) − 3 = x 3 + 3 x ,
deci, pentru x ∈ [ 1 , e ] x\in[1,e] x ∈ [ 1 , e ] ,
f ( x ) − 3 x 2 = x 3 + 3 x x 2 = x + 3 x . \frac{f(x)-3}{x^2}
=
\frac{x^3+3x}{x^2}
=
x+\frac3x. x 2 f ( x ) − 3 = x 2 x 3 + 3 x = x + x 3 .
Integrala devine
∫ 1 e f ( x ) − 3 x 2 ln x d x = ∫ 1 e ( x + 3 x ) ln x d x . \int_1^e \frac{f(x)-3}{x^2}\ln x\,dx
=
\int_1^e \left(x+\frac3x\right)\ln x\,dx. ∫ 1 e x 2 f ( x ) − 3 ln x d x = ∫ 1 e ( x + x 3 ) ln x d x .
Calculăm separat:
∫ x ln x d x = x 2 2 ln x − ∫ x 2 2 ⋅ 1 x d x = x 2 2 ln x − x 2 4 + C . \int x\ln x\,dx
=\frac{x^2}{2}\ln x-\int \frac{x^2}{2}\cdot\frac1x\,dx
=\frac{x^2}{2}\ln x-\frac{x^2}{4}+C. ∫ x ln x d x = 2 x 2 ln x − ∫ 2 x 2 ⋅ x 1 d x = 2 x 2 ln x − 4 x 2 + C .
Astfel,
∫ 1 e x ln x d x = [ x 2 2 ln x − x 2 4 ] 1 e . \int_1^e x\ln x\,dx
=
\left[\frac{x^2}{2}\ln x-\frac{x^2}{4}\right]_1^e. ∫ 1 e x ln x d x = [ 2 x 2 ln x − 4 x 2 ] 1 e .
Deoarece ln e = 1 \ln e=1 ln e = 1 și ln 1 = 0 \ln1=0 ln 1 = 0 , obținem
( e 2 2 − e 2 4 ) − ( 0 − 1 4 ) = e 2 4 + 1 4 = e 2 + 1 4 . \left(\frac{e^2}{2}-\frac{e^2}{4}\right)
-
\left(0-\frac14\right)
=
\frac{e^2}{4}+\frac14
=
\frac{e^2+1}{4}. ( 2 e 2 − 4 e 2 ) − ( 0 − 4 1 ) = 4 e 2 + 4 1 = 4 e 2 + 1 .
De asemenea,
∫ 1 e 3 x ln x d x = 3 [ ( ln x ) 2 2 ] 1 e = 3 2 ( 1 2 − 0 2 ) = 3 2 . \int_1^e \frac3x\ln x\,dx
=
3\left[\frac{(\ln x)^2}{2}\right]_1^e
=
\frac32(1^2-0^2)
=
\frac32. ∫ 1 e x 3 ln x d x = 3 [ 2 ( ln x ) 2 ] 1 e = 2 3 ( 1 2 − 0 2 ) = 2 3 .
Prin urmare,
∫ 1 e ( x + 3 x ) ln x d x = e 2 + 1 4 + 3 2 = e 2 + 1 + 6 4 = e 2 + 7 4 . \int_1^e \left(x+\frac3x\right)\ln x\,dx
=
\frac{e^2+1}{4}+\frac32
=
\frac{e^2+1+6}{4}
=
\frac{e^2+7}{4}. ∫ 1 e ( x + x 3 ) ln x d x = 4 e 2 + 1 + 2 3 = 4 e 2 + 1 + 6 = 4 e 2 + 7 .
Conform enunțului,
e 2 + 7 4 = e 2 + m 4 . \frac{e^2+7}{4}=\frac{e^2+m}{4}. 4 e 2 + 7 = 4 e 2 + m .
Rezultă
m = 7. m=7. m = 7.
Deci m = 7 \boxed{m=7} m = 7 .
Autoevaluare pentru punctaj maxim
Toate cele 18 subpuncte au fost rezolvate în ordinea enunțului.
Am verificat condițiile de existență pentru logaritm, radicalul din legea de compoziție, radicalul funcției f f f , numitorii funcțiilor raționale și integralele definite.
Calculele de progresie aritmetică, ecuație liniară, ecuație logaritmică, numărare, geometrie analitică, trigonometrie, matrice, lege de compoziție, derivare, asimptotă și integrare sunt dezvoltate explicit.
Rezultatele de tip „Arătați” sunt demonstrate prin calcule complete, nu doar prin enunțarea rezultatului.
Rezultatele finale au fost reverificate: a 3 = 26 a_3=26 a 3 = 26 , a = − 2 a=-2 a = − 2 , x ∈ { 0 , 4 } x\in\{0,4\} x ∈ { 0 , 4 } , 10 10 10 numere, B C = 6 BC=6 B C = 6 , X = ( 4 − 8 1 − 1 ) X=\begin{pmatrix}4&-8\\1&-1\end{pmatrix} X = ( 4 1 − 8 − 1 ) , x ∈ { 0 , 7 } x\in\{0,7\} x ∈ { 0 , 7 } , x = 1 x=1 x = 1 , asimptota y = 0 y=0 y = 0 , a = 2 3 a=\frac23 a = 3 2 și m = 7 m=7 m = 7 .