BacPath
Soluții · Profil Real

Soluții BAC Mate șt. naturii 2025 · Simulare / model

Model oficial

Vrei să încerci subiectul mai întâi? ← Înapoi la subiect

SUBIECTUL I

1. Într-o progresie aritmetică, diferența dintre doi termeni consecutivi este rația:

r=a4−a3=25−19=6.r=a_4-a_3=25-19=6.

Cum

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

obținem

19=a1+2⋅6⟺a1=19−12=7.19=a_1+2\cdot 6 \Longleftrightarrow a_1=19-12=7.

Prin urmare,

a1=7.\boxed{a_1=7}.

2. Funcția este

f(x)=2x+a.f(x)=2x+a.

Condiția f(2)=8f(2)=8 devine

2⋅2+a=8.2\cdot 2+a=8.

Rezultă

4+a=8⟺a=4.4+a=8 \Longleftrightarrow a=4.

Deci

a=4.\boxed{a=4}.

3. Ecuația este

52−x−1625⋅25x=0.5^{2-x}-\frac{1}{625}\cdot 25^x=0.

Scriem toate puterile în baza 55:

625=54,25x=(52)x=52x.625=5^4,\qquad 25^x=(5^2)^x=5^{2x}.

Atunci

1625⋅25x=5−4⋅52x=52x−4.\frac{1}{625}\cdot 25^x=5^{-4}\cdot 5^{2x}=5^{2x-4}.

Ecuația devine

52−x=52x−4.5^{2-x}=5^{2x-4}.

Funcția exponențială de bază 55 este injectivă, deci

2−x=2x−4.2-x=2x-4.

Rezolvăm:

6=3x⟺x=2.6=3x \Longleftrightarrow x=2.

Verificare:

52−2−1625⋅252=1−625625=0.5^{2-2}-\frac{1}{625}\cdot 25^2 =1-\frac{625}{625}=0.

Soluția este

x=2.\boxed{x=2}.

4. Mulțimea A={1,2,3,4,5,6}A=\{1,2,3,4,5,6\} are 66 elemente. Numărul submulțimilor cu două elemente este numărul de combinări de 66 elemente luate câte 22:

C62=6⋅52=15.C_6^2=\frac{6\cdot 5}{2}=15.

Prin urmare,

15.\boxed{15}.

5. Avem

O(0,0),A(2,2),B(2,0),C(8,2).O(0,0),\qquad A(2,2),\qquad B(2,0),\qquad C(8,2).

Punctul DD este mijlocul segmentului OAOA, deci

D(0+22,0+22)=(1,1).D\left(\frac{0+2}{2},\frac{0+2}{2}\right)=(1,1).

Punctul EE este mijlocul segmentului BCBC, deci

E(2+82,0+22)=(5,1).E\left(\frac{2+8}{2},\frac{0+2}{2}\right)=(5,1).

Lungimea segmentului DEDE este

DE=(5−1)2+(1−1)2=16=4.DE=\sqrt{(5-1)^2+(1-1)^2} =\sqrt{16}=4.

Răspuns:

DE=4.\boxed{DE=4}.

6. Triunghiul ABCABC este dreptunghic în AA, deci BCBC este ipotenuza. În raport cu unghiul BB, latura ABAB este cateta alăturată, astfel că

cos⁡B=ABBC.\cos B=\frac{AB}{BC}.

Cum

B=π6,cos⁡π6=32,AB=6,B=\frac{\pi}{6},\qquad \cos\frac{\pi}{6}=\frac{\sqrt3}{2},\qquad AB=6,

rezultă

32=6BC.\frac{\sqrt3}{2}=\frac{6}{BC}.

De aici

BC=123=43.BC=\frac{12}{\sqrt3}=4\sqrt3.

Într-un triunghi dreptunghic, raza cercului circumscris este jumătate din ipotenuză:

R=BC2=432=23.R=\frac{BC}{2}=\frac{4\sqrt3}{2}=2\sqrt3.

Așadar,

R=23.\boxed{R=2\sqrt3}.

SUBIECTUL al II-lea

1.a) Matricea este

A=(0−124).A= \begin{pmatrix} 0&-1\\ 2&4 \end{pmatrix}.

Determinantul este

det⁡A=0⋅4−(−1)⋅2=2.\det A=0\cdot 4-(-1)\cdot 2=2.

Prin urmare,

det⁡A=2.\boxed{\det A=2}.

1.b) Calculăm mai întâi

M(2)=(21−20),M(1)=(1101).M(2)= \begin{pmatrix} 2&1\\ -2&0 \end{pmatrix}, \qquad M(1)= \begin{pmatrix} 1&1\\ 0&1 \end{pmatrix}.

Produsul cerut este

M(2)A=(21−20)(0−124).M(2)A= \begin{pmatrix} 2&1\\ -2&0 \end{pmatrix} \begin{pmatrix} 0&-1\\ 2&4 \end{pmatrix}.

Rezultă

M(2)A=(2⋅0+1⋅22⋅(−1)+1⋅4(−2)⋅0+0⋅2(−2)⋅(−1)+0⋅4)=(2202).M(2)A= \begin{pmatrix} 2\cdot0+1\cdot2&2\cdot(-1)+1\cdot4\\ (-2)\cdot0+0\cdot2&(-2)\cdot(-1)+0\cdot4 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 2&2\\ 0&2 \end{pmatrix}.

Observăm că

(2202)=2(1101)=2M(1).\begin{pmatrix} 2&2\\ 0&2 \end{pmatrix} =2 \begin{pmatrix} 1&1\\ 0&1 \end{pmatrix} =2M(1).

Deci

x=2.\boxed{x=2}.

1.c) Avem

M(a)=(a12−2a2−a),M(a)−2I2=(a−212−2a−a).M(a)= \begin{pmatrix} a&1\\ 2-2a&2-a \end{pmatrix}, \qquad M(a)-2I_2= \begin{pmatrix} a-2&1\\ 2-2a&-a \end{pmatrix}.

Calculăm produsul:

(M(a)−2I2)M(a)=(a−212−2a−a)(a12−2a2−a).(M(a)-2I_2)M(a) = \begin{pmatrix} a-2&1\\ 2-2a&-a \end{pmatrix} \begin{pmatrix} a&1\\ 2-2a&2-a \end{pmatrix}.

Elementele produsului sunt:

p11=(a−2)a+1(2−2a)=a2−4a+2,p12=(a−2)⋅1+1(2−a)=0,p21=(2−2a)a+(−a)(2−2a)=0,p22=(2−2a)⋅1+(−a)(2−a)=a2−4a+2.\begin{aligned} p_{11}&=(a-2)a+1(2-2a)=a^2-4a+2,\\ p_{12}&=(a-2)\cdot1+1(2-a)=0,\\ p_{21}&=(2-2a)a+(-a)(2-2a)=0,\\ p_{22}&=(2-2a)\cdot1+(-a)(2-a)=a^2-4a+2. \end{aligned}

Așadar

(M(a)−2I2)M(a)=(a2−4a+2)I2.(M(a)-2I_2)M(a) =(a^2-4a+2)I_2.

Condiția din enunț devine

(a2−4a+2)I2=(a+2)I2.(a^2-4a+2)I_2=(a+2)I_2.

Echivalăm coeficienții:

a2−4a+2=a+2.a^2-4a+2=a+2.

Rezultă

a2−5a=0⟺a(a−5)=0.a^2-5a=0 \Longleftrightarrow a(a-5)=0.

Prin urmare,

a∈{0,5}.\boxed{a\in\{0,5\}}.

2.a) Legea este

x∘y=(x−6)(y−6)+6.x\circ y=(x-6)(y-6)+6.

Calculăm:

9∘8=(9−6)(8−6)+6=3⋅2+6=12.9\circ 8=(9-6)(8-6)+6=3\cdot2+6=12.

Deci

9∘8=12.\boxed{9\circ 8=12}.

2.b) Verificăm pentru orice x∈Rx\in\mathbb R:

x∘7=(x−6)(7−6)+6=(x−6)⋅1+6=x,x\circ 7=(x-6)(7-6)+6=(x-6)\cdot1+6=x,

și

7∘x=(7−6)(x−6)+6=1⋅(x−6)+6=x.7\circ x=(7-6)(x-6)+6=1\cdot(x-6)+6=x.

Prin urmare, 77 este element neutru pentru legea ∘\circ:

e=7.\boxed{e=7}.

2.c) Condiția este pentru x≠0x\ne0:

x∘6x=6x.x\circ \frac6x=6x.

Folosim definiția legii:

(x−6)(6x−6)+6=6x.(x-6)\left(\frac6x-6\right)+6=6x.

Dezvoltăm membrul stâng:

(x−6)(6x−6)+6=6−6x−36x+36+6=48−6x−36x.(x-6)\left(\frac6x-6\right)+6 =6-6x-\frac{36}{x}+36+6 =48-6x-\frac{36}{x}.

Ecuația devine

48−6x−36x=6x.48-6x-\frac{36}{x}=6x.

Împărțim la 66:

8−x−6x=x.8-x-\frac6x=x.

Deoarece x≠0x\ne0, înmulțim cu xx:

8x−x2−6=x2.8x-x^2-6=x^2.

Rezultă

2x2−8x+6=0⟺x2−4x+3=0.2x^2-8x+6=0 \Longleftrightarrow x^2-4x+3=0.

Factorizăm:

x2−4x+3=(x−1)(x−3).x^2-4x+3=(x-1)(x-3).

Prin urmare,

x=1saux=3.x=1\quad \text{sau}\quad x=3.

Ambele valori sunt nenule și verifică ecuația, deci

x∈{1,3}.\boxed{x\in\{1,3\}}.

SUBIECTUL al III-lea

1.a) Funcția este

f:(0,+∞)→R,f(x)=(x2−5)x.f:(0,+\infty)\to\mathbb R,\qquad f(x)=(x^2-5)\sqrt{x}.

Pentru x>0x>0, scriem

f(x)=x2x−5x=x5/2−5x1/2.f(x)=x^2\sqrt{x}-5\sqrt{x} =x^{5/2}-5x^{1/2}.

Derivăm:

f′(x)=52x3/2−5⋅12x−1/2=52x3/2−52x−1/2.f'(x)=\frac52x^{3/2}-5\cdot\frac12x^{-1/2} =\frac52x^{3/2}-\frac52x^{-1/2}.

Aducem la același numitor 2x2\sqrt{x}:

f′(x)=5x22x−52x=5(x2−1)2x.f'(x)=\frac{5x^2}{2\sqrt{x}}-\frac{5}{2\sqrt{x}} =\frac{5(x^2-1)}{2\sqrt{x}}.

Factorizăm diferența de pătrate:

x2−1=(x−1)(x+1).x^2-1=(x-1)(x+1).

Deci

f′(x)=5(x−1)(x+1)2x,x∈(0,+∞).\boxed{f'(x)=\frac{5(x-1)(x+1)}{2\sqrt{x}}},\qquad x\in(0,+\infty).

1.b) Folosind formula derivatei,

f′(x)xx=5(x2−1)2xxx=5(x2−1)2x2.\frac{f'(x)}{x\sqrt{x}} = \frac{\frac{5(x^2-1)}{2\sqrt{x}}}{x\sqrt{x}} = \frac{5(x^2-1)}{2x^2}.

Prin urmare,

lim⁡x→+∞f′(x)xx=lim⁡x→+∞52(1−1x2)=52.\lim_{x\to+\infty}\frac{f'(x)}{x\sqrt{x}} = \lim_{x\to+\infty}\frac52\left(1-\frac1{x^2}\right) =\frac52.

Așadar,

lim⁡x→+∞f′(x)xx=52.\boxed{\displaystyle \lim_{x\to+\infty}\frac{f'(x)}{x\sqrt{x}}=\frac52}.

1.c) Trebuie să demonstrăm că

f(x+2)−f(x)≤26,x∈(0,2].f(x+2)-f(x)\le 26,\qquad x\in(0,2].

Definim

g(x)=f(x+2)−f(x),x∈(0,2].g(x)=f(x+2)-f(x),\qquad x\in(0,2].

Mai întâi studiem monotonia lui gg. Pentru x>0x>0, derivata a doua a lui ff este

f′′(x)=(52x3/2−52x−1/2)′=154x+54xx.f''(x)=\left(\frac52x^{3/2}-\frac52x^{-1/2}\right)' =\frac{15}{4}\sqrt{x}+\frac{5}{4x\sqrt{x}}.

Deoarece

154x>0și54xx>0\frac{15}{4}\sqrt{x}>0 \quad \text{și}\quad \frac{5}{4x\sqrt{x}}>0

pentru orice x>0x>0, rezultă

f′′(x)>0,∀x>0.f''(x)>0,\qquad \forall x>0.

Prin urmare, f′f' este strict crescătoare pe (0,+∞)(0,+\infty). Pentru x∈(0,2]x\in(0,2], avem x+2>xx+2>x, deci

f′(x+2)>f′(x).f'(x+2)>f'(x).

Astfel

g′(x)=f′(x+2)−f′(x)>0,g'(x)=f'(x+2)-f'(x)>0,

deci gg este crescătoare pe (0,2](0,2]. Rezultă

g(x)≤g(2),x∈(0,2].g(x)\le g(2),\qquad x\in(0,2].

Calculăm:

g(2)=f(4)−f(2).g(2)=f(4)-f(2).

Avem

f(4)=(42−5)4=(16−5)⋅2=22,f(4)=(4^2-5)\sqrt4=(16-5)\cdot2=22,

și

f(2)=(22−5)2=(4−5)2=−2.f(2)=(2^2-5)\sqrt2=(4-5)\sqrt2=-\sqrt2.

Deci

g(2)=22−(−2)=22+2.g(2)=22-(-\sqrt2)=22+\sqrt2.

Cum 2<4\sqrt2<4, obținem

22+2<26.22+\sqrt2<26.

Prin urmare, pentru orice x∈(0,2]x\in(0,2],

f(x+2)−f(x)=g(x)≤g(2)<26,f(x+2)-f(x)=g(x)\le g(2)<26,

deci

f(x+2)−f(x)≤26.\boxed{f(x+2)-f(x)\le 26}.

2.a) Funcția este

f:(0,+∞)→R,f(x)=x2+4ln⁡x.f:(0,+\infty)\to\mathbb R,\qquad f(x)=x^2+4\ln x.

Pe intervalul [1,2][1,2], funcția este bine definită. Avem

f(x)−4ln⁡x=x2.f(x)-4\ln x=x^2.

Prin urmare,

∫12(f(x)−4ln⁡x) dx=∫12x2 dx=[x33]12.\int_1^2 \bigl(f(x)-4\ln x\bigr)\,dx =\int_1^2 x^2\,dx =\left[\frac{x^3}{3}\right]_1^2.

Calculăm:

[x33]12=233−133=8−13=73.\left[\frac{x^3}{3}\right]_1^2 =\frac{2^3}{3}-\frac{1^3}{3} =\frac{8-1}{3} =\frac73.

Așadar,

∫12(f(x)−4ln⁡x) dx=73.\boxed{\int_1^2 \bigl(f(x)-4\ln x\bigr)\,dx=\frac73}.

2.b) Pentru x∈[1,e]x\in[1,e], avem x>0x>0, deci integrala este bine definită. Observăm că

f(x)−x2=4ln⁡x.f(x)-x^2=4\ln x.

Atunci

∫1ef(x)−x2x dx=∫1e4ln⁡xx dx.\int_1^e \frac{f(x)-x^2}{x}\,dx =\int_1^e \frac{4\ln x}{x}\,dx.

Folosim faptul că

((ln⁡x)2)′=2ln⁡x⋅1x.\left((\ln x)^2\right)'=2\ln x\cdot \frac1x.

Rezultă

∫1e4ln⁡xx dx=2[(ln⁡x)2]1e.\int_1^e \frac{4\ln x}{x}\,dx =2\left[(\ln x)^2\right]_1^e.

Calculăm:

2((ln⁡e)2−(ln⁡1)2)=2(12−02)=2.2\left((\ln e)^2-(\ln 1)^2\right) =2(1^2-0^2)=2.

Prin urmare,

∫1ef(x)−x2x dx=2.\boxed{\int_1^e \frac{f(x)-x^2}{x}\,dx=2}.

2.c) Observăm identitatea de derivare:

(f(x)f′(x))′=f′(x)⋅f′(x)+f(x)⋅f′′(x)=(f′(x))2+f(x)f′′(x).\bigl(f(x)f'(x)\bigr)'=f'(x)\cdot f'(x)+f(x)\cdot f''(x) =\bigl(f'(x)\bigr)^2+f(x)f''(x).

Deci

∫12(f(x)f′′(x)+(f′(x))2) dx=[f(x)f′(x)]12.\int_1^2 \left(f(x)f''(x)+\bigl(f'(x)\bigr)^2\right)\,dx =\left[f(x)f'(x)\right]_1^2.

Calculăm valorile necesare:

f(1)=12+4ln⁡1=1,f(1)=1^2+4\ln1=1, f(2)=22+4ln⁡2=4+4ln⁡2.f(2)=2^2+4\ln2=4+4\ln2.

Derivata este

f′(x)=2x+4x,f'(x)=2x+\frac4x,

deci

f′(1)=2+41=6,f′(2)=4+42=6.f'(1)=2+\frac41=6,\qquad f'(2)=4+\frac42=6.

Astfel,

[f(x)f′(x)]12=f(2)f′(2)−f(1)f′(1)=6f(2)−6f(1).\left[f(x)f'(x)\right]_1^2 =f(2)f'(2)-f(1)f'(1) =6f(2)-6f(1).

Prin urmare,

∫12(f(x)f′′(x)+(f′(x))2) dx=6(f(2)−f(1)).\int_1^2 \left(f(x)f''(x)+\bigl(f'(x)\bigr)^2\right)\,dx =6\bigl(f(2)-f(1)\bigr).

Comparând cu

∫12(f(x)f′′(x)+(f′(x))2) dx=m(f(2)−f(1)),\int_1^2 \left(f(x)f''(x)+\bigl(f'(x)\bigr)^2\right)\,dx =m\bigl(f(2)-f(1)\bigr),

și deoarece

f(2)−f(1)=3+4ln⁡2>0,f(2)-f(1)=3+4\ln2>0,

rezultă

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

Autoevaluare pentru punctaj maxim

  • Toate cele 18 subpuncte au fost rezolvate în ordinea enunțului oficial.
  • Au fost verificate condițiile de existență pentru expresiile cu radical, logaritm și fracții, inclusiv x>0x>0 și x≠0x\ne0 unde era necesar.
  • Calculele pentru progresie, funcție liniară, ecuație exponențială, combinări, geometrie analitică și trigonometrie au fost dezvoltate complet.
  • La matrice au fost calculate explicit determinantul, produsul M(2)AM(2)A și produsul (M(a)−2I2)M(a)(M(a)-2I_2)M(a).
  • Pentru legea de compoziție au fost verificate elementul neutru și ecuația cu restricția x≠0x\ne0.
  • La analiză matematică au fost justificate derivările, limita, monotonia folosită în inegalitate și integrările, inclusiv identitatea (ff′)′=f′f′+ff′′(ff')'=f'f'+ff''.
  • Rezultatele finale sunt simplificate și evidențiate prin formule încadrate.